Astronomie

Qu'est-ce qui a créé la singularité du big bang ?

Qu'est-ce qui a créé la singularité du big bang ?


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J'ai entendu des théories pour le big bang comme : d'un autre univers existant avant le Big Bang, ou un trou blanc instable qui a explosé, ou notre univers se détachant de notre univers mère, ou notre univers sortant d'un trou noir. La plupart de ces théories n'ont pas de sens, et je veux connaître la théorie la plus susceptible d'être vraie sur la façon dont la singularité a été faite.


Personne ne sait ce qui s'est passé avant le Big Bang si, en effet, quelque chose l'a fait. Les théories incluent :

  • La théorie de l'univers ekpyrotique où le BB était le résultat de la collision de branes.
  • Diverses théories de l'univers oscillant où l'expansion de l'univers s'inverse finalement en un Big Crunch
  • Modèles de fluctuation quantique où un univers à énergie nette nulle est une fluctuation quantique à partir de rien.
  • Divers modèles de multivers où l'univers que nous voyons n'est qu'une bulle infinitésimale dans un univers beaucoup, beaucoup, beaucoup plus grand.
  • L'idée Hartle-Hawking où l'espace-temps est un peu brouillé et là est non avant. (Vraiment : le temps se transforme en une dimension spatiale si vous remontez assez loin, et il n'y a pas de temps.)
  • Des trucs filandreux. Mathématiques très difficiles.

Je n'ai fait qu'effleurer la surface - faire des modèles comme celui-ci est une vocation pour certains physiciens, tandis que d'autres ont découvert que cela vend des livres et génère de la publicité. Toutes les théories ont un point commun : Il n'y a aucune preuve expérimentale pour aucun d'entre eux. De plus, il a été démontré que de nombreuses théories contredisent la loi physique actuellement comprise. (Surtout la 2e loi de la thermodynamique.) Les auteurs haussent généralement les épaules et écrivent un autre article.

(Du côté religieux, la spéculation sur ce qui s'est passé avant la création remonte à l'histoire écrite, avec un succès à peu près égal. Au 4ème siècle, saint Augustin, après avoir été poussé à répondre à cette question, a rétorqué qu'avant la création, Dieu était créer un enfer pour les personnes qui posent de telles questions. Cela n'a pas non plus arrêté la spéculation.)


Cosmologie

Le Big Bang est une théorie pour expliquer l'origine de l'Univers. C'est une théorie qui est largement acceptée par les scientifiques car les preuves correspondent à certaines observations. Il y a cependant certaines choses dans l'Univers qui le remettent en question.

En regardant des objets très éloignés, nous voyons des objets tels qu'ils sont apparus seulement quelques milliards d'années après le Big Bang.

Que s'est-il passé?

On pense que l'Univers s'est étendu à partir d'un seul point appelé singularité il y a environ 13,7 milliards d'années. Dans la première seconde de la création, la matière et l'antimatière ont été créées. l'hydrogène et l'hélium ont été créés et ce sont les éléments les plus abondants dans l'Univers aujourd'hui. Quelques minutes après le Big Bang, la température de l'Univers a dépassé les 10 000 millions de degrés. Il s'est progressivement refroidi suffisamment pour que des étoiles se forment.

Arguments pour la théorie

Les scientifiques ont observé que les galaxies s'éloignent les unes des autres. Les preuves du champ profond de Hubble ne sont qu'une des nombreuses sources qui le prouvent. Les quasars sont la preuve d'objets en mouvement rapide formés au début de l'univers par le big bang. Le rayonnement cosmique à micro-ondes est considéré comme une forme résiduelle de chaleur produite par le big bang.

Arguments contre la théorie

Bien que l'on puisse admettre que le Big Bang est né d'une singularité, aujourd'hui les scientifiques ne peuvent s'entendre sur sa nature ou sa formation. Les mesures de masse dans l'Univers connu ne tiennent pas compte de son taux d'expansion dans l'Univers. Les scientifiques pensent que la matière noire, que nous ne pouvons actuellement ni voir ni mesurer, compense cette masse.


La théorie classique du Big Bang

Pendant la majeure partie de l'histoire de l'humanité, les observateurs du ciel l'ont supposé éternel et immuable. Edwin Hubble a porté un coup expérimental à cette histoire dans les années 1920 lorsque ses observations ont montré à la fois que des galaxies en dehors de la Voie lactée existaient et que leur lumière semblait étirée et un signe qu'elles s'éloignaient de la Terre.

George Lemaître, un physicien belge contemporain, a interprété les données de Hubble et d'autres comme la preuve d'un univers en expansion, une possibilité permise par les équations de champ de la relativité générale récemment publiées par Einstein. En pensant à l'envers, Lemaître a déduit que les galaxies qui se séparent d'aujourd'hui ont dû commencer ensemble dans ce qu'il a appelé « l'atome primitif ».

La première utilisation publique du terme moderne pour l'idée de Lemaître est en fait venue d'un critique et de l'astronome anglais Fred Hoyle. Le 28 mars 1949, Hoyle a inventé l'expression lors d'une défense de sa théorie préférée d'un univers éternel qui a créé de la matière pour annuler la dilution de l'expansion. Hoyle a déclaré que l'idée que "toute la matière de l'univers a été créée dans un big bang à un moment particulier dans un passé lointain" était irrationnelle. Dans des interviews ultérieures, Hoyle a nié avoir intentionnellement inventé un nom diffamatoire, mais le surnom est resté, à la grande frustration de certains.

"Le Big Bang est un très mauvais terme", a déclaré Paul Steinhardt, cosmologue à Princeton. "Le Big Stretch capturerait la bonne idée." L'image mentale d'une explosion provoque toutes sortes de confusions, selon Steinhardt. Cela implique un point central, une frontière en expansion et une scène où les éclats légers volent plus vite que les morceaux plus lourds. Mais un univers en expansion ne ressemble en rien à cela, a-t-il déclaré. Il n'y a pas de centre, pas de bord, et les galaxies grandes et petites glissent toutes de la même manière (bien que les galaxies plus éloignées s'éloignent plus rapidement sous l'influence cosmologiquement récente de l'énergie noire).

Quel que soit son nom, la théorie du Big Bang a été largement acceptée pour sa capacité inégalée à expliquer ce que nous voyons. L'équilibre de la lumière avec des particules comme les protons et les neutrons pendant les 3 premières minutes, par exemple, laisse les premiers éléments se former à un rythme prédisant les quantités actuelles d'hélium et d'autres atomes légers.

"Il y avait une petite fenêtre dans le temps où il était possible que des noyaux se forment", a déclaré Glennys Farrar, cosmologiste à l'Université de New York. "Après cela, l'univers a continué à s'étendre et ils ne pouvaient pas se trouver, et avant [la fenêtre] il faisait trop chaud."

Un plasma nuageux a rempli l'univers pendant les 378 000 années suivantes, jusqu'à ce qu'un refroidissement supplémentaire permette aux électrons et aux protons de former des atomes d'hydrogène neutres et que le brouillard se dissipe. La lumière émise au cours de ce processus, qui s'est depuis étendue en micro-ondes, est le premier objet connu que les chercheurs peuvent étudier directement. Connu sous le nom de rayonnement de fond diffus cosmologique (CMB), de nombreux chercheurs le considèrent comme la preuve la plus solide du Big Bang.


La théorie du Big Bang

Selon la théorie du Big Bang, toute matière et tout espace faisaient à l'origine partie d'un point infiniment petit appelé le Singularité. La théorie ne dit rien sur l'origine de cette singularité. On suppose qu'il s'est produit par un événement quantique aléatoire.

C'est ce que Brad Lemley a dit à propos des événements quantiques.

Pour la personne moyenne, il peut sembler évident que rien ne peut arriver dans rien. Mais pour un physicien quantique, rien n'est, en fait, quelque chose. 1

Si cela semble une déclaration quelque peu inhabituelle, essayez cette déclaration suivante.

La théorie quantique soutient également qu'un vide, comme les atomes, est soumis à des incertitudes quantiques. Cela signifie que des choses peuvent se matérialiser à partir du vide, bien qu'elles aient tendance à y revenir rapidement. ce phénomène n'a jamais été observé directement 2

Si je pouvais être assez audacieux pour traduire cela en anglais, il semble dire que les choses apparaissent à partir de rien puis disparaissent dans le néant. Et personne n'a jamais vu tout cela arriver!”

L'astronome Heather Cowper l'a dit de cette façon, dans un livre pour enfants intitulé Le Big Bang.

Notre Univers est probablement né non seulement de rien, mais de nulle part. 3

Cela n'apparaît pas comme un argument scientifique, mais plutôt comme une doctrine de foi religieuse. “Au début, il n'y avait rien. Et que rien n'a explosé”.

L'idée fausse la plus courante à propos de la théorie du Big Bang est l'idée qu'elle enseigne que la matière a explosé et s'est répandue dans l'espace vide. Ce n'est pas ce que la théorie enseigne, et il est important en tant que créationnistes que nous ne déformions pas ce que croient les scientifiques laïques. La théorie enseigne en fait que l'espace lui-même était également petit. C'est difficile à comprendre, mais cela vaut la peine d'essayer, pour des raisons qui deviendront claires. Ainsi, au point de singularité, ils croient qu'il y avait encore de la matière partout dans l'Univers, c'est simplement qu'ils croient que l'Univers lui-même était très petit. C'est donc l'espace lui-même qui s'est étendu à sa taille actuelle. La matière dans l'univers ne s'est pas déplacée dans l'espace pendant l'étirement. C'est ce que nous pourrions appeler par euphémisme le tissu de l'espace qui s'est étiré.

Cela vaut la peine de se faire une idée du problème, car l'étirement de l'espace est en fait biblique. Dans Ésaïe 42 :5 et 45 :12, tous deux déclarent que Dieu a étendu les cieux comme un rideau. Bien sûr, cela ne signifie pas que nous soyons d'accord pour dire que l'Univers a commencé comme une singularité. Cependant, il est tout à fait possible que Dieu ait créé l'Univers plus petit qu'il ne l'est aujourd'hui, et ce concept est à la base des cosmologies créationnistes basées sur la dilatation du temps gravitationnelle, et discuté dans notre article technique sur les « problèmes de la lumière des étoiles ».


Le Big Bang était-il réellement une explosion ?

La théorie du big-bang a été proposée pour la première fois par Georges Lemaître en 1927 sans son nom contemporain, qui a été inventé dans les années 1950. Le nom commun a permis de décrire trop souvent les débuts de notre univers comme une explosion massive similaire à celle d'une supernova épique. Mais notre univers s'est-il vraiment formé dans un feu d'artifice cosmique ? Ou était quelque chose d'autre au travail ?

Le "big bang" n'était pas du tout un "bang", du moins pas dans la définition commune. Il n'a pas explosé dans une scène d'éclats d'obus et d'incendie, et il n'y avait certainement pas de champignon atomique. La théorie du big-bang de l'univers est dérivée de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein et de l'idée que l'univers s'est développé à partir d'une minuscule collection dense d'énergie appelée singularité. Il n'y a pas eu de détonation, juste une vaste expansion de matériel extrêmement condensé.

Alors pourquoi décrire la théorie avec un nom si trompeur ? Pour s'en moquer, peut-être. Sir Fred Hoyle a qualifié la théorie de "big bang" avec l'intention de la réduire à l'absurdité, et elle est restée. Hoyle croyait, contrairement à la théorie du big-bang, que l'univers lui-même n'avait pas de commencement, mais plutôt les composants à l'intérieur. C'est ce qu'on appelle le théorie de l'état stationnaire, dont la popularité a diminué à la lumière de l'acceptation commune de la théorie du big-bang.

Si l'univers n'a pas explosé, d'où vient-il ? Selon la théorie, l'univers - cela inclut tout l'espace, le temps, l'énergie, etc. - a été condensé en une entité extrêmement chaude de volume zéro et de densité infinie appelée singularité. En physique, la densité est quantifiée en divisant la masse par le volume, ce qui signifie que l'équation pour déterminer la densité d'une singularité se divise par zéro. Si cela ne fait pas mal à votre cerveau, cela le fera : parce que tout l'espace et le temps existaient dans la singularité, la singularité elle-même n'existait pas dans l'espace ou le temps.

L'univers tel que nous le connaissons (ou le connaissons à peine) est le résultat de l'expansion et du refroidissement de cette singularité. Puisque la singularité elle-même n'était pas dans un emplacement sur les plans de l'espace ou du temps, il n'y a pas de centre de l'univers, tout s'étend à partir de tout le reste à un rythme égal. Quant aux origines de la singularité, ou même à ce qui existait avant elle, les scientifiques sont tout aussi perplexes que tout le monde.


Qu'est-ce qui a créé la singularité du big bang ? - Astronomie

Dernière mise à jour le 6 décembre 2003

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Foire aux questions sur le Big Bang et l'univers primitif

Ce document tentera de répondre aux questions courantes sur les origines de l'Univers dans la mesure où la cosmologie moderne peut y répondre. De nombreux profanes scientifiques sont confus par le Big Bang et recourent automatiquement à Dieu comme explication puisqu'ils ne peuvent pas le comprendre. Les créationnistes décident simplement de rejeter la théorie comme invalide parce qu'ils ne peuvent pas la comprendre et se cachent derrière la Genèse comme solution. J'espère que cela montrera aux gens que Dieu n'est pas une explication requise pour le Big Bang, parce que, franchement, cela devient irritant. Si nous recourions à Dieu pour chaque phénomène inconnu que nous rencontrions, très peu de choses seraient accomplies. Il va y avoir beaucoup de "pourrait être" dans ce document. La plupart sont mes propres opinions sur les origines de l'Univers. Si vous souhaitez une réponse à une question qui n'est pas répondue ici, veuillez m'envoyer un e-mail. Je suis un étudiant en astronomie et je serais heureux d'essayer de répondre à quelques questions. Si je ne peux pas, je vais voir si mon professeur peut le faire. S'il ne peut pas, attendez cinq ans, puis redemandez. )

Quelle était la taille de l'Univers au début ?

L'Univers était dans une condition de singularité "avant" le Big Bang (notez les guillemets), ce qui signifie qu'il était infiniment petit. Toutes les distances de séparation étaient nulles, ce qui signifie qu'il n'y avait pas d'espace. Comme il n'y avait pas d'espace dans la condition de singularité de l'Univers, il est impossible d'exprimer avec précision à quel point il était petit. En conséquence de l'absence d'espace, il n'y avait pas non plus de temps.

Le Big Bang a-t-il tout créé dans l'Univers ?

La loi de conservation de l'énergie interdit la formation spontanée à partir de rien. Vous ne pouvez pas créer ou détruire d'énergie ou d'élan. Il y a une quantité finie d'énergie (la matière et l'énergie sont deux formes de la même chose par E=mc 2 ) dans l'Univers qui est toujours la même. Si la théorie du Big Bang proposait que tout ait été créé dans une explosion, cela violerait la loi la plus fondamentale de la physique. La seule raison pour laquelle la science peut exister, c'est si nous supposons que les lois de la physique sont constantes n'importe où et partout à tout moment, et c'est une hypothèse tout à fait raisonnable. Il n'y a aucune preuve d'une période où les lois de la physique n'étaient pas en vigueur. Cependant, il est impossible de le dire avec certitude, car notre physique actuelle ne nous ramène pas au-delà de 10 -43 s après le big bang. Dans ce petit laps de temps, pratiquement tout peut arriver.

Qu'est-ce qui a causé l'explosion du Big Bang ? Quelque chose a dû créer toute cette matière et cette énergie et la faire exploser.

Personne ne sait vraiment ce qui a causé l'explosion, mais ce n'est certainement pas une raison pour s'en remettre à une sorte d'intervention divine. L'Univers primitif aurait pu exister sous la forme d'une particule très instable et très massive qui a subi sa désintégration avec le Big Bang comme mécanisme. L'autre question commune que tout le monde se pose est : « D'où vient la masse de l'Univers ? La réponse, tout simplement, est nulle part. La masse dans l'Univers a toujours existé. La relativité générale postule que le Big Bang aurait commencé le temps car, dans un état de singularité (comme celui dans lequel se trouvait l'Univers juste avant le Big Bang), il n'y a pas de temps. L'Univers a, littéralement, existé depuis toujours. La relativité du temps et ses conséquences est de loin l'un des concepts les plus difficiles à appréhender pour le profane scientifique. La plupart des gens disent qu'ils savent que le temps est relatif, mais ils n'ont aucune idée de ce que cela implique pour l'Univers primitif. La relativité du temps signifie qu'il n'y a pas eu « d'avant » le Big Bang. Le temps n'est pas un concept linéaire. Le temps sur le soleil passe à un rythme différent de celui qu'il fait ici sur Terre en raison de la différence de perturbation gravitationnelle qu'il crée. Il y a une raison pour laquelle nous l'appelons "espace-temps". L'espace et le temps sont interconnectés. Puisque nous savons que la masse crée des déformations dans l'espace, elle crée également des déformations dans le temps. Il n'y a pas de "temps absolu". En d'autres termes, il n'y a pas de chronologie « correcte ». En tant que tel, il n'y a pas d'endroit correct pour regarder un événement se dérouler. Ainsi, d'une certaine manière, la Relativité d'Einstein rejette l'existence de Dieu. S'il y avait un Dieu omniscient, il serait dans un cadre de référence absolu, sur une chronologie absolue. Selon la Relativité, cela ne peut pas exister. L'existence du temps ne peut même pas être décrite avec précision. Le temps existe tout simplement, tout comme l'univers. Il n'y avait aucun point où la masse de l'Univers vient d'apparaître. L'Univers existe à l'infini. Il a toujours existé et existera toujours.

Si l'univers a toujours existé et existera toujours, comment en arriverons-nous à ce point dans le temps ? Comment est-ce que je vis dans le présent ? N'aurait-il pas fallu un temps infini à l'univers pour en arriver là ? Et, s'il faut un temps infini pour arriver à ce point, nous n'aurions jamais dû en arriver là, n'est-ce pas ? Je ne peux pas aller à l'infini. Dans un univers vieilli à l'infini, je soupçonne que "le présent" est impossible.

L'Univers a toujours existé, mais pas le temps. Vous ne pouvez pas afficher le temps comme une seule chronologie. Le temps est relatif, c'est-à-dire qu'il dépend de votre cadre de référence. Sans plusieurs cadres de référence, il n'y a pas de temps. C'est pourquoi le temps a commencé avec le Big Bang, parce qu'il a créé de multiples cadres de référence. Aussi, j'aimerais diriger ceux qui sont vraiment curieux à propos de cette question vers notre ami, Tournesol. Plus précisément, la dérivation. Pour ceux d'entre vous qui n'ont pas suivi le calcul, ou qui ont tout simplement oublié, la dérivation consiste à trouver le taux de variation exact sur une ligne à un point donné. Quelle est la taille d'un point sur un graphique ? Infiniment petit. Lorsque vous voulez trouver l'accélération d'une voiture sur un graphique linéaire de sa vitesse en un seul point, vous devez la dériver. Ainsi, vous divisez la ligne en un nombre infini de lignes droites et trouvez la pente de la ligne droite en un point donné. Cela devrait montrer qu'il est possible de travailler de façon finie dans un monde infini.

Autre aparté, vous ne pouvez pas diviser la "chronologie" universelle en unités inférieures à 10 -43 de seconde. C'est ce qu'on appelle le temps de la planche, et c'est la plus petite unité de temps possible dans laquelle un événement observable peut avoir lieu.

Mais, quelque chose doit avoir créé la masse dans l'Univers !

Il n'y a aucune raison de penser cela. Nous n'avons aucune preuve d'une époque où l'Univers n'existait pas, car il existe depuis toujours. Arrêtez d'essayer de rationaliser votre croyance en Dieu. Vous n'irez pas très loin.

Tu es juste têtu ! Vous, les athées, essayez simplement de trouver des moyens de contourner l'explication limpide que Dieu a tout créé !

Oui, c'est exactement ce que nous faisons ! Dieu est la pire explication possible des phénomènes physiques ! Dire que « Dieu l'a fait » n'aide pas du tout la science à avancer, car il ne décrit aucun mécanisme de travail, ne fait aucune prédiction et n'est donc pas testable. Ce n'est pas parce que la physique du présent ne peut pas répondre à vos questions qu'on ne peut pas y répondre. La physique newtonienne ne pouvait pas expliquer les mécanismes de fonctionnement du soleil, mais la physique des particules est arrivée et a répondu à cette question. La relativité et la physique quantique ne peuvent pas nous ramener plus de 10 à 43 secondes après le Big Bang, mais quelqu'un dans le futur pourrait le faire. L'essentiel est le suivant : si nous avions laissé le soleil au « travail de Dieu », alors nous n'aurions aucune connaissance de la physique nucléaire, et une grande partie de la technologie (comme cet ordinateur) serait impossible. Dieu est une réponse inacceptable en science, ainsi qu'en logique. C'est pourquoi la foi en Dieu est irrationnelle.

Puisque l'entropie existe, et que toute énergie devient lentement moins utile, et qu'un jour dans le futur, toute l'énergie sera complètement répartie uniformément sur le cosmos et ne sera d'aucune utilité pour personne, votre déclaration n'implique-t-elle pas que, dans le passé infini de l'univers, l'énergie/masse doit avoir été infiniment l'inverse ? Et comment est-ce possible ?

L'entropie a commencé avec le Big Bang. "Avant" le Big Bang (et j'utilise ce terme au sens large), l'Univers était dans une condition de singularité. Il n'y avait pas d'espace, pas de temps et pas de distance. Toute masse existait exactement en un point, défini par sa propre existence, car il n'y avait pas de volume autour d'elle (encore confus ?). À cause de cela, toutes les réactions qui se produisaient ont eu lieu instantanément, en temps zéro, parce qu'il n'y avait pas de temps, parce qu'il n'y avait pas de distance, parce qu'il n'y avait pas d'espace. Sans aucun de ces éléments, l'entropie ne se produit pas. Le Big Bang est responsable de l'incarnation actuelle de l'Univers, c'est tout. Elle a toujours existé, selon l'hypothèse la plus fondamentale de la physique et de la science.


Sujet : Taille de la singularité du Big Bang ?

Les profanes et les scientifiques disent souvent que "toute la matière dans l'univers est originaire d'un seul point", ou des mots à cet effet.

Comment cela s'accorde-t-il avec l'idée que l'univers entier actuel est peut-être/probablement infini dans son étendue ?

Je suppose que peu importe à quel point un volume infiniment grand est compressé, il ne peut pas devenir fini en étendue.

Ne serait-il pas plus exact de dire que le observable l'univers (étant fini en étendue) provient d'un seul point (très petit, semblable à une singularité), et le tout (infiniment grand) n'est pas issu d'un point mais d'un "univers primordial" infiniment grand qui a les mêmes propriétés qu'un point de type singularité par rapport à la densité (mais pas par rapport à la taille) ?

Oui, ou quelque chose du genre.

En effet, il n'est pas tout à fait impossible sur la base des connaissances cosmologiques actuelles (bien que certains habitués insistent sur le fait que c'est le cas) que l'univers ait une portée spatialement infinie. Normalement, cela est expliqué comme le fait Ned Wright dans le lien ci-dessus fourni par speedfreek.

Merci pour les réponses. Je suis heureux de voir que j'ai les bases correctes ici.

Depuis que j'ai commencé ce fil, je suppose que je peux poser quelques questions quelque peu liées sur la nature de l'espace-temps :

La courbure de l'espace-temps due à la présence de masse peut-elle être alternativement conceptualisée comme une « compression » de l'espace-temps, en ce sens que cette courbure augmente la densité de l'espace-temps ?

Étant donné que l'espace vide est rempli d'"énergie du vide", et étant donné que l'énergie et la masse sont équivalentes, l'espace-temps a-t-il (ou cause-t-il) une gravité (ce que j'appellerais "l'auto-gravité de l'espace-temps") ? Ou est-ce que l'énergie du vide s'apparente davantage aux photons par rapport à l'énergie qu'elle possède, c'est-à-dire qu'elle n'a pas de masse (au repos) et n'a donc pas d'effet gravitationnel ?


Est-ce que je viens de réinventer "Dark Gravity" ?

Les profanes et les scientifiques disent souvent que "toute la matière dans l'univers est originaire d'un seul point", ou des mots à cet effet.

Comment cela s'accorde-t-il avec l'idée que l'univers entier actuel est peut-être/probablement infini dans son étendue ?

Je suppose que peu importe à quel point un volume infiniment grand est compressé, il ne peut pas devenir fini en étendue.

Ne serait-il pas plus exact de dire que le observable l'univers (étant fini en étendue) provient d'un seul point (très petit, semblable à une singularité), et le tout (infiniment grand) n'est pas issu d'un point mais d'un "univers primordial" infiniment grand qui a les mêmes propriétés qu'un point de type singularité par rapport à la densité (mais pas par rapport à la taille) ?

J'affirme que la partie de l'Univers qui a évolué à partir du
Big Bang et participe actuellement à l'expansion cosmique
ne peut pas être infini. Si l'Univers est infini, alors seulement un
partie infinitésimale de l'Univers a évolué à partir du Big Bang.
Si l'Univers entier a évolué à partir du Big Bang, alors le
L'univers est fini.

La courbure se comprime et se dilate - ou s'étire -
espace-temps. Les diagrammes de "puits de gravité" montrent cela graphiquement.
Vous les voyez le plus souvent en rapport avec les trous noirs. le
présence de matière ou de toute autre forme d'énergie étire la
l'espace autour d'elle d'une manière qui ressemble en quelque sorte à un poids
sur une feuille de caoutchouc. (C'est avec humour ironique : c'est une analogie
qui utilise la gravité pour expliquer la gravité.) L'espace s'étend en
la dimension temporelle, qui est la direction radiale. (Non, je ne suis pas
dire que le temps indique de haut en bas, ou quelque chose comme ça. Quoi
Je dis que c'est à la limite de ma compréhension, alors doutez de ce que
Je ne peux pas expliquer à cause de ma mauvaise compréhension !) Cependant,
l'espace se comprime orthogonalement à la direction radiale. Donc
tout ce qui tombe dans un trou noir doit être spaghetti :
étiré radialement et comprimé circonférentiellement. Le volume
de la matière infallante reste inchangée, si je comprends bien.

Toute énergie provoque une courbure de l'espace-temps, qui est la gravité.
Question très intéressante ! Je soupçonne que la densité de
l'énergie du vide est beaucoup trop faible pour provoquer des
courbure de l'espace-temps. Mais je sais pas. A l'échelle de la
l'univers entier.

Je soupçonne que la densité de l'énergie du vide est bien trop faible pour provoquer une courbure significative de l'espace-temps.

Wrt espace vide, je suis d'accord, mais je me demande si les choses pourraient fonctionner un peu différemment en présence de masse.

En tout cas, il semble que je ne sois pas le premier à considérer les "propriétés gravitationnelles de l'énergie du vide".
http://arxiv.org/abs/0711.0077

L'espace-temps qui est incurvé en raison de la présence de masse a une densité accrue de l'énergie du vide, ce qui provoque un effet gravitationnel plus fort que l'espace-temps non incurvé.
Cet espace-temps courbe courbe alors encore plus l'espace-temps autour de la masse.
En l'absence d'une force de contre-action, cela provoquerait un effet d'emballement, en présence d'une force de contre-action (c'est-à-dire l'énergie noire) un équilibre est établi (peut-être à l'exception de l'intérieur des trous noirs).

Le résultat serait alors que l'effet gravitationnel total causé par la présence de masse est plus grand que l'effet gravitationnel causé par cette seule masse, l'espace-temps incurvé autour d'une masse a un effet gravitationnel contributif.
En d'autres termes : la force de gravité qui est mesurée dans un cas particulier n'est pas entièrement le résultat de la masse de l'objet, une partie de celle-ci est due à l'« auto-gravité » de l'espace-temps incurvé autour de l'objet.

Cet effet serait plus fort que l'effet gravitationnel de l'espace-temps non courbé, et à l'échelle des amas et des superamas (peut-être aussi à l'échelle des galaxies et des SMBH), il pourrait être significatif.


D'ailleurs, je suis arrivé à la conclusion que ce que j'essaie de décrire n'est pas exactement la même chose que Dark Gravity ("affaiblissement de la gravité sur les plus grandes échelles"), bien que cela puisse être lié. http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/. 711.0077v2.pdf (même document que je lien ci-dessus).

Ce que tnjrp a dit. Si l'expansion cosmique était infinie dans
mesure, cela signifierait que des parties de l'Univers infiniment
éloignés les uns des autres sont causalement liés à un
événement qui s'est produit il y a 13,7 milliards d'années. qui frappe
moi comme étant évidemment impossible.

Donc, mon idée n'est ni folle ni révolutionnaire.
Cependant, je me demande toujours si l'effet est également presque nul à l'échelle des super clusters ? Je pense que oui, mais je ne suis pas sûr.

Si OBB est défini comme "l'événement BB qui a instancié notre univers observable", et si l'univers entier est fini mais plus grand que notre univers observable (ce dernier étant très probable), alors il semble logique que l'univers entier n'ait pas été créé en OBB mais en un événement BB plus important dont OBB faisait partie.


Ce qui revient à une des raisons de mon post d'ouverture : j'ai l'impression qu'il y a pas mal d'ambiguïté dans l'utilisation de termes tels que "l'univers" et "le big bang". Vraisemblablement, ce n'est pas un problème pour les scientifiques parce qu'ils comprennent le contexte. Par expérience, je peux dire que pour les profanes, c'est une source de confusion.

Il n'est pas immédiatement évident pour moi comment vous obtenez de l'univers entier étant plus grand que la partie observable de celui-ci à " il doit y avoir eu " plus de choses " en plus de ce qui était impliqué dans OBB ". L'inverse, à savoir que "l'univers entier a été instancié en OBB et est donc fini" est cependant assez trivial.

Peut-être que je comprends mal votre définition de "Notre Big Bang".

Si OBB a causé la partie observable de l'univers et que l'univers entier est plus grand que la partie observable de l'univers, alors je ne vois pas comment plus que la partie observable de l'univers pourrait être causée par l'événement BB qui a causé l'observable partie de l'univers (OBB selon votre définition telle que je la comprends).

Je ne vois pas comment cela est possible si l'univers entier est plus grand que notre univers observable, et OBB est défini comme ayant causé notre univers observable.

Vous semblez dire que quelque chose de taille x a évolué en quelque chose qui est y fois plus grand que x, et en même temps a également évolué en quelque chose qui est y+z fois plus grand que x. (où x, y, z sont des nombres positifs).

Tu nous as dit! Que pensez-vous qu'il se passerait?

Je m'attendrais à ce que le volume pré-inflationniste ait augmenté ! Je veux dire, que pourrait-il faire d'autre si tout était dans un état super dense ?

S'il était rempli de la même chose que notre partie, je ne vois pas comment il pourrait se contracter, mais peut-être que j'ai raté quelque chose, ou fait des suppositions déraisonnables.

Quand commencerait-il à s'étendre ? Disons, à cinq endroits, A, B, C,
D et E, où les emplacements A et B sont distants d'un nanomètre, l'emplacement
C est à un millimètre d'eux, l'emplacement D est à un kilomètre de
eux, et l'emplacement E est à un gigamètre d'eux.

Eh bien, je suis loin de ma zone de confort ici, mais pour autant que je sache, tout dépend de Pourquoi il a commencé à s'étendre.

Mais il semble logique de supposer que si l'univers entier était similaire aux parties que nous pouvons voir, alors il pourrait subir des processus similaires, pour des raisons similaires.

Le contenu de l'univers a-t-il besoin de savoir que les conditions ailleurs sont les mêmes avant de réagir à ce qui se passe localement ? Si partout c'est pareil (sous réserve de fluctuations quantiques, bien sûr !), alors sûrement si notre partie s'étendait, elle aurait pu toutes agir à peu près de la même manière, même si elle était infinie.

On pense que ces fluctuations quantiques ont introduit les germes d'une structure à grande échelle dans notre univers, mais seulement après qu'elles ont été étirées par l'époque inflationniste pour introduire cette légère inhomogénéité. Alors peut-être que dans un univers infini, les fluctuations quantiques ailleurs entraîneraient des résultats finaux très différents en dehors de notre univers observable, mais c'est sûrement le cas, quelle que soit la taille du domaine fondamental, plutôt que d'être pertinent pour la question d'un domaine fondamental infini. Mais à moins qu'il n'y ait de grandes différences de densité dans ce domaine avant que l'inflation, je ne vois pas comment le contenu ne commencerait pas par s'étendre, comme les parties que nous voyons l'ont fait.

Quelqu'un peut-il fournir une source qui dit que l'univers du Big-Bang ne peut pas être infini ?

L'une des preuves de la période inflationniste est l'homogénéité de l'univers observable. Il est donc déduit qu'il provenait d'un volume suffisamment petit pour que tout soit causalement lié.

On suppose que cette homogonéité s'étend au-delà de ce que nous pouvons voir (ne serait-ce que parce qu'il serait plutôt invraisemblable que le morceau que nous pouvons voir soit différent du reste). Cependant, SI l'univers est infini, il n'y a aucune raison de supposer que tout est également homogène. Dans ce cas, il n'y a (pour autant que je sache - et comme speedfreak je suis en dehors de mon domaine d'expertise) aucun problème avec différentes parties de l'univers primordial dense (infini) commençant à s'étendre (bang) à différents moments.

Je suis intéressé par une réponse générale qui ne devrait pas dépendre
sur une cause précise.

Je vais être d'accord avec ça. My question is, "When?"

I will stipulate that they do not.

Oui. But when would it do that?

I think the details of inhomogenaity you refer to are not relevant
to the question at hand. When would this expansion begin at the
five locations I suggested within the infinite Universe?

Seeing as simultaneity is relative in our universe, so we cannot say that any two events that happen at different locations can be thought to be simultaneous in any absolute sense, I don't know how to answer that question.

If it seems like I am being evasive, all I can say is I don't know how to begin to define a global simultaneity convention for the fundamental domain of the universe! Does "at the same time" have any meaning in this context? What does the idea that different parts of an infinite universe might expand at different times really mean anyway?

If there are parts of the universe beyond our particle horizon that started to expand later, or earlier, than the parts within, why is that relevant to the question of whether our big-bang universe is infinte? If some parts started out a lot less dense are we to assume they might contract, relative to the denser areas, or expand anyway, due to inflation or a cosmological constant? Might inflation or a cosmological constant be global, even in an infinite universe? Does it matter if the infinite universe contains parts that are expanding, other parts that are contracting, and parts where the two states overlap or meet? Perhaps, way beyond our observable universe, in one direction the next part of the universe is contracting, but in the other direction it has been expanding even longer? (I have no idea if any of this is possible)

If, at scales much larger than our observable universe, the universe is contracting in parts that have never been causally connected to right here, but are causally connected to parts of the universe that are causally connected to parts of the universe etc etc. that are eventually causally connected to parts of our observable universe, is it not all part of one big infinite universe?

I am afraid I have more questions than answers!

My goal is the understanding that two places in the Universe are
extremely unlikely to have nearly identical conditions unless
something caused them both to have those conditions. That is,
they have been in causal contact. The time we have been talking
about is prior to the hypothesized Inflation. (The subject of the
thread is "Size of the Big Bang singularity", so we know we are
discussing the very earliest moment of the Big Bang.)

If the Universe is infinite in extent, and all of it has similar
conditions, as you suggested in post #20, then we have a big
problem of how the conditions got that way. Not just a large
volume of nearly identical conditions, but an infinite volume
in which the conditions are nearly identical and changing at
an enormously rapid rate, with nothing at all preceeding it to
make it that way.

I'm not saying that we don't know a mechanism that could
have made it that way-- I'm saying that there is no time for
any such mechanism to exist. Such a mechanism cannot
exist unless it ignores causality and operates on an infinite
volume simultaneously.

Simple alternatives to this absurd situation are that the
Universe is not infinite, or that the Big Bang involved only
an infinitesimal portion of an infinite Universe.

I just do not see any possibility at all that the Big Bang
could affect an infinite volume in finite time.


The Big Bang Theory!

Say that you are a mad scientist with an enormous God complex, and you want your next creation to be another universe that mimics our current one. How would you go about doing that?

According to the Big Bang theory, you would have to start with what scientists call the gravitational singularity. This is an infinitesimally compact, infinitely dense, infinitely hot point with no dimensions, containing all of space, time, energy and matter. This is a point where all our present-day concepts of space-time and all our laws of physics in general stop making sense. This singularity, over time, starts to expand and cool down.

The expansion explained solely by the Big Bang theory wouldn’t lead to a universe just like ours because this theory leaves several unanswered questions, such as

  • le horizon problem: How does the Cosmic Microwave Background (CMB), which is the radiation remnant from the early instants of the Big Bang that we can still detect, have the same temperature—within 10 -5 kelvin—from all directions when there wasn’t enough time for the information about the temperature to be transferred from one end of the expanse to the other if it wasn’t traveling faster than the speed of light?
  • le flatness problem: Why do we observe the “Goldilocks effect”? In other words, how is it that the density of matter and energy happens to be exactly right for there to be a flat universe? If it was even a little bit over-dense, the universe would collapse onto itself in a Big Crunch, and in the case of an under-density, it would become too sparse for any structures such as galaxies to form.
  • Baryogenesis: Why is there a predominance of matter over antimatter when the early density was thought to be equal for all particles?
  • Density fluctuations: How were these pockets of higher density—where the galaxies and their clusters later arose—formed?
  • Missing relics: Where are the heavy, stable particles, like magnetic monopoles, that the unified gauge theories predict should be present as relics from the Big Bang even now, since they should have survived the annihilation?

In order to answer some of these questions, the Inflationary theory was introduced by Alan Guth in 1980. According to this theory, within the first 10 –37 to 10 –32 seconds of the “Big Bang,” the universe expanded exponentially to 10 26 times its former size! In a single stroke, this theory addressed most of the issues anticipated by the Big Bang theory. It explains that the regions in the cosmic microwave background that are seemingly extremely far away are not causally disconnected, but were connected before inflation ever happened, and hence have the same temperature. Inflation would then have made the regions appear much farther off in the CMB radiation. This solves the horizon problem.

Now, on to the flatness problem. Inflation suggests that the universe is so large, actually 10 23 times bigger than the observable universe, that its geometry becomes almost flat, in just the same way the Earth appears to be flat to us because, at our scale, we cannot sense its curvature. This also solves the problem of the missing relics in that the immense size of the universe makes the probability of finding such relics miniscule. The inflationary model also helps us explain the presence of the density fluctuations, with the help of a concept called quantum fluctuations in subatomic scales at very early stages of the universe. These fluctuations were the starting points of the incredible structures of the galaxies and their clusters that we see today!

Okay, so now you start off building your universe from the singularity. This point of singularity is all there is to your universe. There is no space, no vacuum around it. During the first second of the creation of your universe, the four fundamental forces of nature — gravitational, electromagnetic, strong nuclear and weak nuclear forces — that were united in the beginning start to separate from one another. This is followed by the formation of the elementary particles. Then comes the process of nucléosynthèse, at the temperature of 10 9 °C, in which nuclear fusion results in the formation of hydrogen, helium and a little bit of lithium nuclei. These processes last about 20 minutes. Then, for up to the first 240,000 years, the energy in the universe is dominated by radiation this era is termed the radiation dominated era. The photons have no way of escaping from constant collisions with the nuclei surrounding them. However, as the universe cools, the nuclei begin to combine with the electrons to form neutral atoms. The Universe finally becomes transparent, and the photons are free to escape. We can still see the remnants of this epoch today through the Cosmic Microwave Background radiation! This epoch lasts about 300,000 years since the event of the Big Bang. Then comes the period of the Dark Ages, where there is little no light, and the universe is dominated by a mysterious substance called Dark Matter. This era lasts for about 150 million years and is followed by the Re-ionization era when the universe starts to form ions again. The first quasars appear! Stars, galaxies and galaxy clusters are created! This lasts for about 1 billion years. Our solar system took around 9 billion years to form and our universe is now around 13.7 billion years old.

What is the ultimate fate of the universe?

To get your universe to the state ours is in now, you would need to wait patiently for about 13.7 billion years. Then voila! You’d finally have the universe you set out to build! However, at this point, you might begin to have this nagging question on your mind: “What is the ultimate fate of this universe that I have created?” What indeed? At present, we don’t possess sufficient knowledge to be certain about how this will all end. We do know that, right now, our universe is expanding at an accelerated rate. Scientists explain this expansion through the presence of an invisible and hypothetical form of energy, which has the properties of repulsive gravity. This is called the Dark Energy. Depending on how much of this energy our universe contains, it could either expand forever, or gravity would finally manage to take over, and everything would contract into another singularity (the Big Crunch). In this case, we may live in a cyclic universe in which Big Bangs alternate with Big Crunches in a sequence of Big Bounces.

Depending on the geometry of the universe, there could be two ultimate endings. If the universe is flat or open, we would be geared towards a more dreadful and depressing ending. According to this theory, which is considered the most likely, our universe would continue to expand until there was no more energy left, and everything, life, stars, black holes and eventually atoms themselves, would ultimately disintegrate. The concept of time would lose its meaning since there would be no events taking place in this Big Freeze or “heat death.” Another theory suggests that the universe would continue expanding at an accelerated rate, leading to a so-called Big Rip that would tear it apart and ultimately cause it to decay into radiation.

It is interesting to note that for our universe to exist so many initial conditions had to be “just right.” How could this be? To some people, the answer may be found in the anthropic principle, according to which the universe and ultimately life as we know it, exist precisely because we are here to observe it. Others hypothesize the presence of multiple parallel universes, the multiverse theory, according to which there may be an infinity of universes present along with our own, each having their own set of laws of physics, with different initial conditions than our universe. We just happen to be in one where life could form!

Want to know more about the Big Bang and the cosmic inflation? Since this is a fairly complex topic, we have put together a series of videos from Paul Sutter, an astrophysicist at The Ohio State University in Columbus, Ohio.


So which direction was the big bang from us?

So if there was a big bang, and I'm not disputing that, just that the universe grew with it, we should be able to see more galaxies and "matter" in the direction that the big bang came from, than at the "wave front" outer sphere. Is there any indication of this through observation? Or is there a reason we can't or shouldn't observe this? If the earth is 5 billion years old, give or take a billion, we are slightly less than half the age of the universe and should see more matter towards the center of the expansion than towards the "edge" of the expansion shouldn't we?

#2 Jim Svetlikov

#3 Jarad

I like the balloon analogy: think of space as the surface of a balloon (i.e. drop 1 dimension). At the big bang, the balloon was tiny. as it blew up, there is more space. But the "direction" of the big bang is "in" - twards teh center of the balloon. But since we are stuck on the surface in 2 dimensions, we can't move or look in that direction. From our perspective, it started everywhere at once.

#4 Doug Phillipson

Hmmm. Since we can see in 3 dimensions, the balloon theory can't be right unless you can see into the balloon. Are we saying the universe went from a singularity to full size in a microsecond? That doesn't even make sense. Then matter coalesced over time? And what is the postulated size of the universe?

#5 Doug Phillipson

Then there is the "Where did the singularity come from?" And of course what made it decide to explode. I really think we just don't know nearly enough about processes occuring in the universe to even start speculation and theories on these questions. We don't even understand the simplest and easiest to observe mechanism, gravity. And we profess to understand how the universe was created and how old it is? I would think that knowing how and why gravity works is a basic requirement for knowing these other things. All these whacky theories are way too close to "God created the big bang" for me. I think we know about .0000001% of what we need to know to really grasp what is happening in the universe. Don't get me wrong, you have to start out with theories, but the current ones don't make any sense in many ways. IMHO

#6 Jarad

Hmmm. Since we can see in 3 dimensions, the balloon theory can't be right unless you can see into the balloon. Are we saying the universe went from a singularity to full size in a microsecond? That doesn't even make sense. Then matter coalesced over time? And what is the postulated size of the universe?

No, it's not a theory, it's an analogy. I know our universe is in 3 dimensions, the ballon example is if there was a universe with only 2 dimensions. In reality, the exapnsion is into a 4th (or, depending on which theory you follow, up to 11th) spacial dimension. I was just trying to give simplified example to help you visualize the concept.

And yes, inflation postulates that the universe expanded from a singularity into a large size in a fraction of a second. It has continued to expand since, so not to full size, but that was the biggest part of the expansion.

Yes, according to the theory, matter condensed out of the soup of super-hot energy shortly after the big bang (I forget the exact time estimate, but it was a short time afterward). That moment is when space became transparent, and is what we see as the microwave background.

I am not sure there is a postulated specific size, although there is a postulated topology, which depends on exactly how fast the universe is expanding. If it is below a certain cutpoint, it will be spherical (like the ballon example), right at the cutoff is a saddle-shape (meaning the expansion will slow and eventually come to stop, but not recollapse), or if it is above the cutoff (or if it is accellerating, as some new evidence seems to point to) it will be open and infinite.

As for size, the only one that they can define is the observable universe, which by definition is the age of the universe in light-years (since it takes the first light that long to get to us).

Then there is the "Where did the singularity come from?" And of course what made it decide to explode. I really think we just don't know nearly enough about processes occuring in the universe to even start speculation and theories on these questions. We don't even understand the simplest and easiest to observe mechanism, gravity. And we profess to understand how the universe was created and how old it is? I would think that knowing how and why gravity works is a basic requirement for knowing these other things. All these whacky theories are way too close to "God created the big bang" for me. I think we know about .0000001% of what we need to know to really grasp what is happening in the universe. Don't get me wrong, you have to start out with theories, but the current ones don't make any sense in many ways. IMHO

Well, I am not sure what you mean here. We don't know enough to speculate? Of course we do, we just don't know enough to say for certain what the correct answer is. We have to speculate and form theories in order to test them, that's how science works. No cosmologoist will tell you "this is how it is", they will only say "these are the current best theories". The theories are open to revision as more data comes in, and as they revise them they come up with new ideas on what data to look for. If we don't try, we'll never make any progress.


What created the big bang's singularity? - Astronomie

“You just won't believe how vastly, hugely, mind-bogglingly big space is,”said the author Douglas Adams. “I mean, you may think it's a long way down the road to the chemist's, but that's just peanuts to space.” By our best estimates there are around 100 billion stars in the Milky Way and at least 140 billion galaxies across the Universe. If galaxies were frozen peas, there would be enough to fill an auditorium the size of the Royal Albert Hall.

So how was this unimaginably giant Universe created? For centuries scientists thought the Universe always existed in a largely unchanged form, run like clockwork thanks to the laws of physics. But a Belgian priest and scientist called George Lemaitre put forward another idea. In 1927, he proposed that the Universe began as a large, pregnant and primeval atom, exploding and sending out the smaller atoms that we see today.

His idea went largely unnoticed. But in 1929 astronomer Edwin Hubble discovered that the Universe isn’t static but is in fact expanding. If so, some scientists reasoned that if you rewound the Universe's life then at some point it should have existed as a tiny, dense point. Critics dismissed this: the celebrated astronomer Fred Hoyle sarcastically called this concept the “Big Bang” theory, a phrase that would later be adopted by its proponents.

Undeterred by sceptics, scientists Ralph Alpher, George Gamow and Robert Herman predicted that if there had been a Big Bang, then a faint afterglow should linger somewhere in the Universe, and we should in theory be able to detect it. To do so would require one of the greatest pieces of fortune in science.

In the mid-1960s Astronomers Arno Penzias and Robert Wilson were having a tough time trying to tune into the microwave signals transmitted from the Milky Way. The radio antenna they were using kept picking up a persistent weak hiss of radio noise. Rebuilding the antenna couldn’t get rid of the noise. Nor could clearing the pigeons that had roosted in there, or their mess. That’s because the hiss they tried so hard to remove was the echo of the Big Bang, or the Cosmic Microwave Background radiation as it is known.

If the Big Bang theory is true, how did it lead to all the planets, stars and galaxies we can see today? Thanks to a series of calculations, observations from telescopes on Earth and probes in space, our best explanation is this.

Around 13.8 billion years ago, all the matter in the Universe emerged from a single, minute point, or singularity, in a violent burst. This expanded at an astonishingly high rate and temperature, doubling in size every 10-34 seconds, creating space as it rapidly inflated. Within a tiny fraction of a second gravity and all the other forces were formed. Energy changed into particles of matter and antimatter, which largely destroyed each other. But luckily for us some matter survived. Protons and neutrons started to form within the first second within minutes these protons and neutrons could fuse and form hydrogen and helium nuclei. After 300,000 years, nuclei could finally capture electrons to form atoms, filling the Universe with clouds of hydrogen and helium gas. After around 380,000 years it left behind a bath of photons – the Cosmic Microwave Background that Penzias and Wilson accidentally detected. Within this were tiny ripples of matter that were stretched to enormous sizes during inflation, and in turn these became the seeds for the galaxies and galactic clusters we see today.

If this is how we think the Universe began, then how will it end? Well, that’s another story entirely.

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