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Il est généralement admis que l'âge de l'univers est d'environ 12 à 15 milliards d'années sur la base de la vitesse d'expansion de l'univers. Puisque tout bouge très loin de nous, les effets relativistes des vitesses élevées n'entrent-ils pas en jeu ici ? Si quelque chose bouge assez vite, le temps ralentit, ce qui affecte son "ancienneté". Est-ce que tout cela est pris en compte dans le calcul de l'âge de l'univers ? Je ne sais pas si j'ai un sens pour quelqu'un d'autre ou non.
Rob Jeffries donne une bonne réponse à cette question, mais je voulais passer en revue les grandes lignes de la façon dont l'âge de l'univers est calculé, juste pour que vous puissiez voir comment cela fonctionne plus ou moins. Soyez averti cependant, je ne vous donne que les points saillants et vous devrez soit accepter ce que je dis, soit remplir les blancs vous-même.
L'équation de Friedmann
Comme pour tout en physique, lorsque vous voulez analyser quelque chose, vous avez besoin d'une équation pour le représenter. Considérez l'équation de Friedmann comme "l'équation de l'univers". C'est un peu fou (pour moi) de le croire, mais oui, il y a une équation qui représente l'univers entier. L'équation de Friedmann est directement dérivée des équations du champ GR, cependant il est tout à fait possible de les dériver de la mécanique newtonienne (et un petit geste de la main). Une bonne source pour la dérivation newtonienne peut être trouvée dans Indroduction to Cosmology de Ryden, qui est un bon manuel de cosmologie de premier cycle.
Il existe plusieurs formes de l'équation de Friedmann1 et cela peut être représenté de nombreuses façons (en particulier selon le modèle de l'univers), mais je pense qu'une forme pratique est la suivante :
$$igg(frac{dot{a}}{a}igg)^2 = H_0^2 Big(Omega_{m,0}a^{-3} + Omega_{r,0} a^{-4} + Omega_{Lambda,0} + Omega_{k,0}a^{-2}Big) equiv H_0^2E^2(a)$$
Les termes de cette équation sont définis comme suit.
- $a(t)$ La taille de l'univers à l'instant $t$, par rapport à sa taille actuelle.
- $H_0$ La valeur de la constante de Hubble pour l'heure actuelle. Nominalement pris pour $sim68:mathrm{km/s/Mpc}$.
- $Omega$ La "densité" des différents types de matière/énergie dans notre univers. L'indice $0$ indique qu'il s'agit de la densité de l'univers à l'heure actuelle. Pour ceux-ci, $m$ représente la matière (à la fois normale et sombre), $r$ représente le rayonnement (c'est-à-dire la lumière), $Lambda$ représente la constante cosmologique (c'est-à-dire l'énergie du vide) et $k$ est la courbure de notre univers (c'est-à-dire l'énergie dans le tissu espace-temps lui-même).
Cette équation peut sembler effrayante, mais en réalité, elle vous dit comment la taille de l'univers a évolué au fil du temps en fonction du contenu actuel de l'univers. Si vous savez précisément combien de matière, de rayonnement et d'énergie noire vous avez dans l'univers en ce moment (ou plus précisément la densité), vous pouvez calculer l'histoire de l'univers !
1Techniquement, il existe plus d'une équation, mais nous examinerons une forme importante de l'une d'entre elles.
L'âge de l'univers
Rappelez-vous, $a$ est une fonction du temps dans l'équation ci-dessus. Cela signifie qu'avec un peu de réorganisation et d'intégration, nous pouvons calculer l'âge de l'univers.
$$t=frac{1}{H_0} int_{0}^{1} Big(Omega_{m,0}a^{-1} + Omega_{r,0}a^{-2 } + Omega_{Lambda,0}a^2 + Omega_{k,0}Big)^{-1/2} da$$
Pour calculer l'âge de l'univers, $t$, vous avez la tâche non triviale de mesurer de bonnes valeurs pour les constantes, puis de faire l'intégrale ci-dessus.
En tant que cas trivial, vous pouvez supposer que nous vivons dans un univers plat, composé uniquement de matière - pas de lumière, pas d'énergie noire, pas de courbure. Dans ce cas $Omega_{m,0}=1$ et $Omega_{r,0}=Omega_{Lambda,0}=Omega_{k,0}=0$. Vous vous retrouverez avec $t=2/(3H_0)$ qui équivaut à environ 10 milliards d'années. Ce type d'univers est connu sous le nom d'univers Einstein-de Sitter et est évidemment ne pas l'univers dans lequel nous vivons.
Une note sur l'énergie noire
Techniquement, les équations ci-dessus sont un peu plus compliquées car je n'ai pas pris en compte l'énergie noire. Je n'entrerai pas dans les détails, mais on peut choisir d'ajouter des composants à l'équation ci-dessus, notamment le paramètre d'équation d'état de l'énergie noire. Généralement, ce paramètre est noté $w$. Les concepts sont plus ou moins les mêmes, les équations deviennent juste plus laides.
Conclusion
Avec tout ce qui précède, je pense que je peux vraiment répondre à votre question.
L'âge de l'univers prend-il en compte GR/SR ?
Bref, oui. L'équation de Friedmann, comme je l'ai dit plus haut, est dérivée directement des équations GR. Par conséquent, nous utilisons une équation pour représenter l'univers qui résulte directement de l'hypothèse que GR est une théorie précise de la gravité dans notre univers.
Puisque tout s'éloigne très vite de nous, les effets relativistes des vitesses élevées n'entrent-ils pas en jeu ici ? Si quelque chose bouge assez vite, le temps ralentit, affectant son « âge ». Est-ce que tout cela est pris en compte dans le calcul de l'âge de l'univers ?
Oui et non. Comme je l'ai dit, l'âge de l'univers est finalement dérivé de la RG, donc tout ce qui est lié à la RG/SR est pris en compte. Cependant, il me semble que votre compréhension de la façon dont l'âge de l'univers est calculé est quelque peu simpliste (et il n'y a rien de mal à cela - c'est un processus compliqué !). En calculant l'âge de l'univers, nous ne nous soucions pas de la vitesse à laquelle une galaxie lointaine peut s'éloigner de nous. Nous ne regardons même pas ces galaxies. Ce que nous examinons vraiment, c'est le rayonnement de fond cosmique à micro-ondes (CMB). En regardant ce rayonnement, nous sommes en mesure de calculer plus ou moins les paramètres $Omega$ (et le paramètre d'énergie noire $w$) sans avoir à nous préoccuper des vitesses de récession des galaxies. Espérons que vous puissiez voir que les concepts de galaxies en recul et de dilatation du temps sont des points discutables lorsqu'il s'agit de déterminer l'âge de l'univers.
C'est une question déroutante - votre titre mentionne GR, mais bien sûr, l'âge de l'univers est entièrement dérivé de l'utilisation de GR pour résoudre la dynamique de l'univers en expansion.
Le texte de votre question parle de la dilatation du temps et des effets de spécial relativité (un sous-ensemble de GR). Ici, il y a un point à régler. Ce n'est pas une bonne façon de penser à l'explication de l'univers en termes de choses s'éloignant les unes des autres à des vitesses toujours croissantes. Il vaut mieux penser à l'agrandissement de l'espace. Il n'est pas non plus possible d'appliquer la relativité restreinte sauf dans les référentiels inertiels locaux.
Il peut et a été montré que la relation redshift-distance ne peux pas être simplement interprété comme le décalage Doppler dû au fait que les choses s'éloignent de nous à des vitesses toujours croissantes - car cela prédit bien sûr une vitesse de récession maximale qui approche la vitesse de la lumière. En fait, au-delà des redshifts de $z=1.5$, la "vitesse de récession" dans tous les modèles viables dépasse la vitesse de la lumière. Ce qui se passe réellement, c'est que la lumière émise à une époque antérieure traverse l'espace en expansion pour nous atteindre et cette expansion augmente la longueur d'onde de la lumière.
Lecture essentielle : Davis & Lineweaver (2003).
L'âge de l'univers dépend-il de la façon dont il est défini ?
Je lisais quelques articles précédents sur cette question dans l'échange de pile. Ces billets me donnent l'impression que l'âge de l'univers est défini d'une certaine manière suivant des prescriptions telles que celle-ci :
tu devrais co-bouger avec la galaxie
éviter les champs gravitationnels forts
choisir le temps propre le plus long enregistré dans toutes les images
Défini de cette façon, nous avons le sentiment que l'âge de l'univers n'est pas tout à fait objectif. Parce que nous aurons un âge différent si nous changeons la définition. Pour mettre en évidence cet arbitraire, considérons deux voyageurs spatio-temporels A et B équipés de fusées et de suffisamment de carburant qui démarrent au même point de l'espace après avoir mis leurs horloges respectives à zéro. Disons qu'ils ont commencé il y a longtemps et ont pris des chemins spatio-temporels très différents et se rencontrent maintenant et comparent leurs lectures d'horloge T(A) et T(B). Chacun peut en principe prétendre que son horloge montrait l'âge de l'univers. On peut aller un peu plus loin et envoyer un grand nombre de voyageurs et rassembler toutes leurs lectures d'horloge à la fin et déclarer la lecture la plus longue comme l'âge de l'univers. Dans ce cas on peut dire que le voyageur qui n'a pas tiré sa fusée est le vainqueur.
L'implication en acceptant cette définition est que le temps indiqué dans cette horloge est le temps objectif ou absolu de l'univers tandis que les temps enregistrés dans les autres horloges sont subjectifs. De cette façon, cette définition apportera un cadre de référence privilégié et fera de l'âge de l'univers un temps absolu et non relatif. Dans les théories de la relativité, nous n'avons pas encore invoqué de cadres de référence préférés ou de concepts de temps absolu. L'âge de l'univers devrait-il être une exception ?
La relativité du temps et la définition de l'âge de l'univers
J'ai fait des recherches sur la relativité du temps et sa relation avec le "quotage de l'univers", entre autres. Je suis tombé sur des questions-réponses perspicaces, mais je n'ai pas encore vraiment vu de réponse "solide" à ma question innée (ou à mes questions, pour ainsi dire). Je m'excuse si on en a donné un sur un autre post, je suis nouveau ici et je n'ai pas encore eu le "time" (jeu de mots) pour les parcourir tous. Voici donc mes questions pour ceux qui pourraient m'éclairer :
1) D'après ce que j'ai appris/lu/vu, le temps est relatif. Le passage du temps pour l'observateur A qui voyage à la vitesse D dans l'espace-temps (disons quelqu'un sur Terre voyageant autour du Soleil) est différent du passage du temps pour l'observateur B qui, disons, voyage dans un vaisseau spatial à 99% de la vitesse de la lumière (.99c, je l'appellerai D1) dans l'espace-temps. Essentiellement, le passage du temps pour A du point de vue de B est plus rapide, tandis que le passage du temps pour B du point de vue de A est plus lent la personne voyageant très vite (B) semble se déplacer dans le temps plus lentement que la personne juste assis sur Terre (A) du point de vue de A, et inversement. Cependant, le passage du temps pour chacun d'eux par rapport à eux-mêmes (« temps personnel ») semble normal à partir de leur propre cadre de référence (non comparé au cadre de référence de l'autre).
Si j'ai raison dans mon explication ici (ce que je ne suis certainement pas), alors ma question est la suivante : comment pouvons-nous attribuer un âge à l'univers, par ex. comment peut-on dire que le Big Bang s'est produit il y a tant d'années ?
Si le passage du temps est relatif en fonction de la vitesse à laquelle vous voyagez dans l'espace-temps, alors comment pouvons-nous même envisager d'attribuer un âge au "début" de celui-ci ? Il me semblerait que c'est un point arbitraire que notre attribution de l'âge serait basée uniquement sur notre tout petit point de vue (cadre de référence) tel que nous l'impose notre être sur Terre. Peut-être que je peux mieux expliquer ma question avec une situation hypothétique basée sur mon premier exemple.
Disons que l'observateur A d'en haut est le même - une personne sur Terre en ce moment. Mais maintenant, disons que l'observateur B est une personne qui voyage toujours à 99% de la vitesse de la lumière, mais ils ont commencé à voyager à cette vitesse 1 seconde après le Big Bang et ce depuis (jetez la biologie). Maintenant, je vois tout de suite que ma question est en soi un paradoxe car j'attribue une valeur de temps (1 seconde) à une question sur le temps, mais évitons cela pour l'instant. Cela ne signifierait-il pas que le "quotage" de l'univers à B, s'il s'arrêtait soudainement et atterrissait sur Terre en ce moment, serait bien inférieur aux 13,7 milliards d'années que A semble penser se sont écoulées depuis le Big Bang ? N'aurait-il pas perçu que le passage du temps était comme peut-être seulement 1 milliard d'années puisque son passage du temps est plus lent par rapport au nôtre puisqu'il se déplaçait beaucoup plus vite ?
Je n'arrive pas à comprendre ce concept. Et cela m'amène à ma deuxième question.
2) J'ai lu que le voyage dans l'espace interstellaire est possible uniquement sur la base de la relativité du temps (sans utiliser de "warps" ou de "wormholes" ou quelque chose comme ça) parce que si vous pouviez voyager près de la vitesse de la lumière, vous pourriez traverser, disons, 40 années-lumière, dans comme peut-être 1 an. Est-ce vrai? Encore une fois, je n'arrive pas à comprendre. Est-ce parce que les "40 années-lumière" que nous assignons comme distance à un autre système stellaire sont relatives puisqu'elles sont basées sur une unité de temps, et même si la lumière met techniquement 40 "années-lumière" pour nous atteindre à partir de là, si nous le faisceau lumineux, le passage du temps de notre nouvelle perspective serait beaucoup plus petit ? Essentiellement, si nous pouvions voyager sur un faisceau de lumière, serions-nous capables d'aller à peu près n'importe où un nombre illimité de fois parce que, de notre point de vue sur le faisceau lumineux, le temps s'est essentiellement ralenti ?
Désolé si ces questions sont devenues trop compliquées ou approfondies, je viens de faire beaucoup de recherches ces derniers temps et mon cerveau cherche un semblant d'explication à des choses que j'ai du mal à saisir.
Age de l'Univers - Relativité Générale - Temps
Les galaxies n'étaient probablement pas le meilleur exemple alors, ce n'est pas vraiment le but de ma question, juste un exemple. Entre-temps, j'ai trouvé la réponse ailleurs, et oui, l'âge de l'univers serait différent pour moi si par exemple j'étais dans un vaisseau spatial voyageant à la moitié de la vitesse de la lumière depuis le big bang. Je mesurerais l'âge de l'univers plus jeune. C'est la réponse que je me serais attendue à voir sur la base de ma compréhension de la relativité.
Soit dit en passant, ma réponse vient du Dr Pamela Gay, de la Southern Illinois University Edwardsville, et co-animatrice du podcast Astonomy Cast.
#4 PRESTON
#5 Mike Casey
As-tu un lien que tu pourrais poster ? Je suis aussi très intéressé par cela.
#6 PRESTON
Mike, voici le lien vers le podcast, la question de la relativité vient de se poser dans le podcast de la question n°6 (épisode n°54) que j'écoutais ce matin.
Un podcast fantastique - un nouveau chaque semaine aussi.
#7 Mike Casey
#8 Dave Mason
J'en suis au podcast 23 jusqu'à présent - ils valent bien une écoute !
#9 imhotep
#10 davidpitre
#11 PRESTON
#12 Jarad
Toutes les galaxies ne se déplaceraient-elles pas plus ou moins à la même vitesse par rapport au cadre de référence initial au début de l'univers en supposant que l'expansion est uniforme dans l'univers ?
Le problème est qu'il n'y a pas de tel cadre universel. Le temps est relatif au référentiel dans lequel il est mesuré. Ainsi, les mesures dans une galaxie de temps dans l'autre ne dépendent que du mouvement relatif de l'une par rapport à l'autre, et non par rapport au référentiel "universel" (puisque cela ne exister).
Aux photons du fond cosmique, aucun temps ne s'est écoulé depuis que l'univers est devenu transparent - ils ont voyagé à la vitesse de la lumière.
Pour une particule éjectée dans un jet relativiste du premier trou noir qui s'est formé il y a environ 13 milliards d'années à 99,999% de la vitesse de la lumière, peut-être que quelques années se sont écoulées depuis lors.
Le temps mesuré par chaque objet par rapport au temps que nous avons mesuré dépendra de son cadre de référence par rapport à nous, de rien d'autre.
#13 davidpitre
Merci Jarad,
Je n'étais pas complètement à l'aise avec ce que je disais.
Je ne l'ai pas bien expliqué non plus.
Je me rends compte qu'il n'y a pas de cadre universel.
Lorsque nous mesurons l'âge de l'univers, nous le faisons par rapport au point de création (il n'existe clairement pas maintenant).
Quelqu'un quelque part dans une partie complètement différente de l'univers mesure l'âge de l'univers à partir du même point initial et du même temps. Je suppose que les taux d'expansion de l'espace ont été les mêmes partout (peut-être pas sûr à supposer).
Je me demande si et comment les galaxies dans d'autres parties de l'univers pourraient mesurer le temps depuis le Big Bang initial jusqu'à "leur maintenant" de manière significativement différente de nous. Évidemment, il pourrait y avoir des situations spéciales, mais en supposant simplement qu'il n'y ait pas de vitesse extrême par rapport à leur galaxie ou à proximité d'une énorme gravité.
Je ne dis rien, je pose juste une question. Je suis assez dense quand il s'agit de cosmologie.
#14 Larry M.
Ok, je vais essayer de garder cette question simple:
La Relativité Générale déclare que le temps dépend de votre cadre de référence (la vitesse par exemple), cela signifie-t-il que quelqu'un vivant dans une galaxie en mouvement très rapide mesurerait l'âge de l'univers comme autre chose que 14 milliards d'années (environ) ?
Il existe un référentiel privilégié, qui est celui du rayonnement de fond cosmique (CBR). C'est dans ce cadre que l'univers est actuellement considéré comme vieux de 13,7 milliards d'années. Nous pouvons mesurer notre propre vitesse par rapport à cette image en utilisant le décalage Dopler, comme n'importe qui d'autre dans n'importe quelle autre galaxie. La plupart des objets sont à peu près au repos dans ce cadre, avec un certain mouvement local dû au mouvement relatif des galaxies et au mouvement orbital au sein des galaxies. Notre propre vitesse par rapport à ce référentiel est d'environ 371 km/sec (oui, c'est à peu près au repos, n'étant qu'environ 0,1% de la vitesse de la lumière), qui est composée de la vitesse de notre groupe local de galaxies, plus la vitesse locale mouvement de la Voie lactée, plus le mouvement de notre système solaire au sein de notre galaxie, etc.
Notez que cette vitesse n'inclut pas la vitesse de récession des galaxies les unes par rapport aux autres en raison de l'expansion de Hubble, puisque cette expansion est un étirement de l'espace lui-même. En d'autres termes, si quelqu'un observait le CBR d'une autre galaxie à 2 milliards d'années-lumière de nous (avec une vitesse de récession de 40 millions de m/sec par rapport à nous, environ 13% de la vitesse de la lumière), il percevrait toujours eux-mêmes à peu près au repos par rapport au CBR, et ne mesureraient pas ce chiffre de 13%.
Jared a raison de dire que l'univers semblerait plus jeune à partir d'un cadre se déplaçant à grande vitesse par rapport au CBR. Cependant, un être dans ce cadre pourrait toujours mesurer le CBR et supprimer sa propre vitesse relative, et être capable de calculer le même temps de 13,7 milliards d'années que nous avons calculé.
#15 russ_watters
Jared a raison de dire que l'univers semblerait plus jeune à partir d'un cadre se déplaçant à grande vitesse par rapport au CBR. Cependant, un être dans ce cadre pourrait toujours mesurer le CBR et supprimer sa propre vitesse relative, et être capable de calculer le même temps de 13,7 milliards d'années que nous avons calculé.
Je pense que quelqu'un dans un tel cadre se rendrait compte qu'il était différent en remarquant une grande asymétrie dans les données galactiques de décalage vers le rouge qu'il collectait, donc lors de la communication des résultats, les résultats donneraient à la fois des données corrigées et non corrigées.
Quelqu'un assis sur une planète extrêmement massive n'aurait pas tout à fait le même problème, - il remarquerait que les décalages sont égaux dans toutes les directions, mais certaines galaxies plus proches (et son soleil) seraient décalées vers le bleu.
Âge de l'univers
Les principaux indices de l'âge sont le taux d'expansion et la température du fond. Revenez en arrière jusqu'à ce que l'univers soit comprimé à un point. La température de fond nous indique maintenant à quel point elle s'est étendue depuis que l'univers s'est refroidi afin que le rayonnement puisse s'échapper.
La vitesse d'expansion par rapport à nous (ou à tout autre endroit) est proportionnelle à la distance (approximativement).
Les principaux indices de l'âge sont le taux d'expansion et la température du fond. Revenez en arrière jusqu'à ce que l'univers soit comprimé à un point. La température de fond nous indique maintenant à quel point elle s'est étendue depuis que l'univers s'est refroidi afin que le rayonnement puisse s'échapper.
La vitesse d'expansion par rapport à nous (ou à tout autre endroit) est proportionnelle à la distance (approximativement).
désolé mais ce n'est pas suffisant. la température de l'uni est presque zéro absolu, qui sait mesurer le taux de refroidissement. tout ce que nous savons, c'est qu'il y a un rayonnement de fond aujourd'hui. est-ce que l'uni ressemble à une canette de déodorant lorsque le gaz se dilate à l'extérieur de la canette devient plus froid ? peut être/. mais qu'en est-il de l'uni inobservable ? NE SERAIT-IL PAS PLUS PRÉCIS DE DIRE QUE L'ÂGE DE L'UNI **observable** EST DE 14 MILLIARDS ?
oui c'est proportionnel mais si toutes les galaxies venaient d'un seul point et commençaient à se répandre comme la lumière d'une torche, comment se fait-il que certains photons/galaxies soient TRÈS loin et d'autres pas si loin. c'est peut-être parce qu'il n'y a pas de symétrie (anti matière, propagation des galaxies dans l'uni et différences thermiques etc)
lorsque vous allumez une torche et qu'il y a un mur devant vous, tous les pohotons arrivent en même temps et créent un cercle parfait
Vous avez mal compris. La "température de l'univers" n'est pas la température du gaz interstellaire, mais celle du rayonnement de fond. Son spectre est tel qu'il serait émis par un corps noir de température 2,7K.
Le gaz dans l'univers primitif devrait être chaud d'environ 3 000 K pour devenir du plasma et être opaque à la lumière. Pourtant, le spectre que nous observons est celui d'un corps de 2,7K, pas de 3000K. Les longueurs d'onde ont été étirées.
Mais vous avez raison de dire qu'en fin de compte, nous ne parlons toujours que de l'univers observable. Cependant, c'est généralement un bon pari de supposer que les choses ne sont pas si différentes en dehors de notre rayon de vision, sans aucune physique différente. Cela rend un modèle plus simple, et en l'absence de moyens de sonder au-delà de ce que nous pouvons voir, c'est la seule approche sensée, vraiment.
Encore une fois, vous avez mal compris. Proportionnel signifie que les vitesses augmentent plus les galaxies sont éloignées. Les plus proches se déplacent plus lentement, les plus éloignés se déplacent plus rapidement. Au fur et à mesure qu'ils avancent, leur vitesse augmente continuellement.
Ils ne se diffusent certainement pas comme la lumière d'une torche (dont la vitesse n'est pas proportionnelle mais constante).
Vous avez mal compris. La "température de l'univers" n'est pas la température du gaz interstellaire, mais celle du rayonnement de fond. Son spectre est tel qu'il serait émis par un corps noir de température 2,7K.
Le gaz dans l'univers primitif devrait être chaud d'environ 3 000 K pour devenir du plasma et être opaque à la lumière. Pourtant, le spectre que nous observons est celui d'un corps de 2,7K, pas de 3000K. Les longueurs d'onde ont été étirées.
Mais vous avez raison de dire qu'en fin de compte, nous ne parlons toujours que de l'univers observable. Cependant, c'est généralement un bon pari de supposer que les choses ne sont pas si différentes en dehors de notre rayon de vision, sans aucune physique différente. Cela rend un modèle plus simple, et en l'absence de moyens de sonder au-delà de ce que nous pouvons voir, c'est la seule approche sensée, vraiment.
Encore une fois, vous avez mal compris. Proportionnel signifie que les vitesses augmentent plus les galaxies sont éloignées. Les plus proches se déplacent plus lentement, les plus éloignés se déplacent plus rapidement. Au fur et à mesure qu'ils avancent, leur vitesse augmente continuellement.
Ils ne se diffusent certainement pas comme la lumière d'une torche (dont la vitesse n'est pas proportionnelle mais constante).
Sans tenir compte du fait qu'il n'y avait pas de galaxies au début, tout était réglé à peu près exactement comme maintenant, bien que proportionnellement plus près. Rien n'a jamais bougé par rapport à quoi que ce soit en raison de l'expansion - c'est seulement que toutes les distances ont augmenté. Vous devriez pouvoir voir qu'il n'y a pas de mouvement relatif tant que toutes les distances augmentent d'un facteur égal.
comment tu es américain dit ça ? ohhhh garçon !! :) [l'anglais n'est PAS ma langue maternelle et je ne veux pas trop vérifier et penser à la façon dont j'écris, désolé pour cela)
tu ne m'as pas compris.
Je n'ai pas dit que les glaxies sont comme la lumière dans le sens de la vitesse. je parlais de la façon dont le big bang rayonne / s'étend / se propage comme la lumière d'une torche au sens géométrique
Je n'ai jamais parlé du gaz, de toute façon - je vais couler avec vous, disons que la cour des bâtons est le changement de couleur de la lumière. il nous indique la vitesse de l'espace qui s'étend partout - très bien. comment sauriez-vous à quelle vitesse les bords de l'univers (qui ne sont pas observables pour nous) s'étirent ?
La vitesse de la lumière change-t-elle avec l'âge de l'univers ?
Le mot clé ici est « local ». En RS, la vitesse de la lumière était une constante globale. En GR, c'est devenu une constante locale. Cela a conduit certains à citer Einstein déclarant que la vitesse de la lumière ne peut plus être considérée comme une constante absolue pour faire toutes sortes d'affirmations sauvages.
L'une des façons de cartographier un champ gravitationnel est de traiter chaque point de l'espace comme une horloge. Le changement de fréquence d'horloge lorsque vous vous déplacez d'un point à l'autre définit la courbure de cet espace. L'horloge locale représentera toujours l'heure correcte. Alternativement, de manière plus abstraite car elle s'applique aux points, vous pouvez traiter chaque point dans l'espace comme une règle d'unité, et le changement de la longueur de la règle définit la courbure. Encore une fois, la règle locale représentera la longueur d'unité appropriée. Une troisième manière, plus générale, consiste à définir une vitesse variable de la lumière pour chaque point de l'espace. Encore une fois, le point local représentera la vitesse appropriée de la lumière, et la variabilité définira la courbure, c'est-à-dire le champ gravitationnel.
Alors oui, la vitesse "locale" de la lumière est toujours constante. Tout comme la longueur et le temps appropriés sont toujours constants.
Bien évidemment, mais cela va complètement à l'encontre de votre point initial selon lequel dans SR, vous pouvez toujours étendre un système de coordonnées pour couvrir tout l'espace-temps. Il est clair que les coordonnées naturelles introduites dans un référentiel tournant ne peuvent pas couvrir tout l'espace-temps.
Le mot clé ici est « local ». En RS, la vitesse de la lumière était une constante globale. En GR, c'est devenu une constante locale. Cela a conduit certains à citer Einstein déclarant que la vitesse de la lumière ne peut plus être considérée comme une constante absolue pour faire toutes sortes d'affirmations sauvages.
L'une des façons de cartographier un champ gravitationnel est de traiter chaque point de l'espace comme une horloge. Le changement de fréquence d'horloge lorsque vous vous déplacez d'un point à l'autre définit la courbure de cet espace. L'horloge locale représentera toujours l'heure correcte. Alternativement, de manière plus abstraite dans la mesure où cela s'applique aux points, vous pouvez traiter chaque point dans l'espace comme une règle d'unité, et la modification de la longueur de la règle définit la courbure. Encore une fois, la règle locale représentera la longueur d'unité appropriée. Une troisième voie, plus générale, consiste à définir une vitesse variable de la lumière pour chaque point de l'espace. Encore une fois, le point local représentera la vitesse appropriée de la lumière, et la variabilité définira la courbure, c'est-à-dire le champ gravitationnel.
Alors oui, la vitesse "locale" de la lumière est toujours constante. Tout comme la longueur et le temps appropriés sont toujours constants.
Je suis sûr que vous avez raison, mais si vous voulez calculer combien de temps il faudra pour qu'un signal voyage de la Terre à un vaisseau spatial distant avec et sans interférence de Jupiter, vous obtiendrez le résultat correct (je pense) si vous supposez que le principe de Fermats tient et que la lumière ralentit près de Jupiter.
Comment effectuez-vous le même calcul en supposant "un changement de géométrie spatiale le long du chemin" ?
Je suis sûr que vous avez raison, mais si vous voulez calculer combien de temps il faudra pour qu'un signal voyage de la Terre à un vaisseau spatial distant avec et sans interférence de Jupiter, vous obtiendrez le résultat correct (je pense) si vous supposez que le principe de Fermats tient et que la lumière ralentit près de Jupiter.
Comment effectuez-vous le même calcul en supposant "un changement de géométrie spatiale le long du chemin" ?
Vous ne faites ni l'un ni l'autre. Aucune source que je trouve depuis 1921 n'utilise le principe de Fermat pour ce problème. En particulier, le premier manuel standard sur la GR, le livre de Bergmann de 1942 (très loué par Einstein) n'en fait aucune mention (pour quelque raison que ce soit) pour le calcul de la courbure de la lumière. Il ne mentionne pas non plus la variation de la vitesse de la lumière (de quelque manière que ce soit, forme ou forme). Au lieu de cela, il calcule simplement des géodésiques nulles dans la métrique de Schwarzschild. Tous mes derniers livres font de même.
[Edit: Juste pour le plaisir, j'ai vérifié le classique de Pauli de 1921 sur SR et GR. AUCUNE MENTION du principe de Fermat ou de la variation de la vitesse de la lumière. Déjà utilisé exactement la même approche moderne utilisée dans Bergmann (1942). Ainsi, cette interprétation dépendante hautement coordonnée semble avoir été soulignée uniquement par Einstein, et seulement dans ses tout premiers écrits sur les RG.]
[Idem le livre de 1923 d'Eddington. Utilise uniquement la méthode moderne utilisée dans Pauli et Bergmann et les livres ultérieurs. Aucune mention de Fermat ou de vitesse de la lumière variable. ].
[Une dernière note : j'ai lu sur l'utilisation par Einstein de cette méthode dans ses conférences à Princeton qui sont devenues « La signification de la relativité », sa première présentation la plus technique sur la relativité. Ici, il utilise Fermat et la vitesse de la lumière variable - mais s'excuse essentiellement d'avoir dû construire des coordonnées très spéciales pour ce faire. Puis il déclare que malgré l'argument dépendant de coordonnées spéciales, la conclusion observable (flexion légère) ne peut pas dépendre des coordonnées.]
L'âge de l'univers
L'âge de l'univers est directement lié à la taille de l'univers.
Distances de mesure : Méthode de parallaxe stellaire :
Les astronomes utilisent un certain nombre de méthodes différentes pour déterminer à quelle distance se trouvent les planètes, les étoiles, les nébuleuses et les galaxies. Pour les planètes proches et les étoiles, une méthode simple utilisant des fonctions trigonométriques fonctionne bien. Cette méthode est également appelée Stellar Parallax et est précise à environ plusieurs dizaines d'années-lumière. Cependant, le satellite Hipparcos a mesuré 118 218 étoiles à des distances allant jusqu'à environ 1200 années-lumière.
Distances de mesure : Méthode de luminosité des étoiles :
Une deuxième méthode utilise la luminosité des étoiles pour déterminer la distance. Le problème avec cette méthode est que les étoiles sont disponibles dans une grande variété de tailles et de luminosité. Pour utiliser la méthode avec un espoir de précision, il faudrait connaître la luminosité réelle ou absolue de l'étoile. Si vous connaissez la luminosité réelle de l'étoile, vous pouvez utiliser une loi physique bien connue pour déterminer sa distance. La lumière d'une source s'estompe jusqu'à l'inverse du carré de la distance.
Heureusement, un certain type d'étoile variable a été découvert pour avoir une luminosité absolue connue. Ces étoiles sont appelées variables céphéides. L'étoile peut facilement être identifiée par sa période de cycle lumineux à faible. Cette étoile devient alors la « bougie standard » pour mesurer les étoiles à de plus grandes distances. Comme ces étoiles sont quelque peu brillantes, elles peuvent être vues à de grandes distances. Ces étoiles de type peuvent être observées dans les galaxies proches. Nous avons maintenant une méthode à utiliser pour les mesures à travers notre galaxie et aussi à d'autres galaxies. Les variables céphéides à proximité peuvent être mesurées à l'aide de la méthode Stellar Parallax, nous avons donc une confirmation avec 2 systèmes donnant les mêmes résultats sur les distances.
Les astronomes sont très confiants sur ces deux systèmes de mesures. Les galaxies voisines sont à des millions d'années-lumière. Ainsi, l'âge de l'Univers doit être d'au moins des millions d'années.
Les astronomes utilisent plusieurs autres méthodes pour mesurer les distances, qui étendent les mesures jusqu'au bord de l'univers observé. Ces autres méthodes, bien qu'elles ne soient pas aussi précises, indiquent des distances bien plus grandes jusqu'à 10 milliards d'années-lumière. Cela indique ainsi que l'âge de l'Univers est à 10 milliards d'années-lumière.
La Bible dit que Dieu a créé l'Univers en 6 jours !
La plupart des gens rationnels diront que ces deux récits sont très différents et que les deux ne peuvent pas être vrais. Si l'un est vrai, l'autre doit être faux. Ce serait une conclusion logique s'il n'y avait pas Albert Einstein et sa théorie de la relativité. Vous demandez probablement de quoi parle-t-il?
La théorie de la relativité d'Einstein dit que le « temps » n'est pas constant et uniforme. L'écoulement du temps peut être affecté par 2 facteurs. Premièrement, si une horloge se déplace à une vitesse élevée par rapport à la vitesse de la lumière, elle semblera ralentir. Second, if a clock is in a strong gravitational field then the clock will appear to run slow to an observer not in the gravitational field.
The BIG BANG: the beginning of the Universe
The Big Bang theory of the beginning of the Universe is one of the most widely accepted theories in science today. The theory states that all the matter in the Universe started from one very small place and expanded outward to fill the space of the Universe we see today. At the time of the Big Bang astronomers will all agree on two major points.
- The Universe was very small and extremely dense.
- The Universe expansion was at very high speeds approaching the speed of light.
Both of these extreme factors would have brought the effects of Relativity into play. Time would have been warped by both the very high density and by the very high rate of expansion. If God was close by or in the Expanding Universe and was waring a Rolex watch, the watch would have been running very slowly compared to our clocks today. It may be possible that seconds were to God as hundred, thousands, or even millions of years by our clocks today. As God is the narrator in the story of Genesis, it is possible that he experienced only 6 days in the creation.
God's experience would be like the astronaut, in Einstiens story, that travels to a distant star and returned, to Earth hundreds of years later. Everyone he knew on Earth had died of old age but his trip had only lasted a few weeks by his clock!
I beleive that the difference between science and the story in Genesis is resolved by Einstein's theory of Relativity and the Bible. In the Bible it also states several places that, a day to God is like a 1000 years to man 1. When you take both of these into consideration, it may well mean that both accounts are accurate.
Einstein states that what we observe is Relative to our viewpoint. On Earth we see the Universe as 13.7 billion years of age, while to God, from his view point, the Earth is but a week old. Einstein will say that both observers are correct in their observations.
The Secular World view - The Universe started with the Big Bang some 13.7 billion years ago. Science can not explain what happened before the Big Bang or what started it, but are committed to a natural explaination of this event.
The Christian World view - God created the universe. He started everything we see today. Christains accept God's story that he created the Universe in 6 days.
EVOLUTION : The Theory of Evolution versus Biblical Creation.
The BIG BANG : versus God's Creation as told in Genesis.
The Age of the Universe : the Genesis Story versus Modern Astronomy.
The Theory of Relativity , Physics affect on Social Morals.
Women's Rights and Abortion on demand.
The Kinsey Report , the Pill & the Playboy Philosophy versus Biblical Teachings.
The Gay Rights Movement : Moral Values of Gays versus Christian Moral Values.
Activist Judges and the ACLU: How the courts are undermining our Democratic Republic form of government.
Sex and Violence in the Media shape the American Moral Code.
The First Three Minutes, A Modern View of the Orgin of the Universe , by Steven Weinberg (Basic Books, Inc. NY) 1977
A Brief History of Time, From the Big Bang to Black Holes , by Stephen Hawking, Bantam Books, (Toronto, NY, London, Sydney) 1988
Relativity, the Special and General Theory , by Albert Einstein, Crown Publishers (New York, NY) 1961
A Matter of Days, Resolving a Creation Controversy , by Hugh Ross, NavPress, (Colorado Springs, CO.) 2004
The Elegant Universe, Superstrings, Hidden Dimensions and the Quest for the Ultimate Theory , by Brian Greene, Vintage Books (New York) 1999.
Réponses et réponses
It's a good question. There are currently distant galaxies, quasars, etc at redshift z>6 (less than a billion years after the BB by current reckoning) that according to their spectra have super-solar metallicities. Since lots of high$$ observing programs are geared toward teasing out high-redshift objects so that they can be re-examined, if necessary, these observations are pretty intriguing. It's not just one or two outliers, but whole classes of high-redshift objects that exhibit this trend. So far, quasars have shown no redshift-dependent evolution in either absolute or relative metallicities (according the the principals of the SDSS consortium), so there are some pretty big cosmological questions posed by such observations. These include: Do we understand stellar evolution? Do we understand the role of supernovae in metal-enrichment of later generations of stars? Is the heirarchical-formation hypothesis (large objects grow from smaller objects) viable?
Réponses et réponses
The main flaw is you are picturing the big bang as an explosion.
This is a common misconception which has been pushed by journalists who don't know what they are talking about, and the pop-sci literature.
Have a look at this Scientific American article by a prominent cosmologist
http://www.astro.princeton.edu/
aes/AST105/Readings/misconceptionsBigBang.pdf [Broken]
It tries to counter some of the most widespread misconceptions.
Expansion rates are not speeds that anything is moving. They are rates that distances are increasing. Picture dots on the surface of a balloon, so they can't move. Think of all existence concentrated on the 2D surface of the balloon, no surrounding 3D space. No space inside or outside, only the surface. A toy 2D universe that only 2D creatures can live in, it's just an analogy to the 3D situation.
The dots don't go anywhere, yet the distances between them increase as the balloon inflates. By contrast, photons can travel across the surface of the balloon from dot to dot at some fixed speed like 1 millimeter per second. They travel with real motion, subject to special relativity (with it's speed limit).
The dots do not travel and distances between widely separated pairs can be increasing at a much greater rate than 1 millimeter per second!
In fact in the universe we observe, distances between galaxies are typically increasing at rates which are several times faster than the speed of light.
This is not only allowed by General Relativity (the 1915 theory) but is required by it.
If that were real motion, then it would be against the speed limit law of Special Relativity (the 1905 theory). The stretching of distance while light is in transit is what causes redshift. The expansion rate continually varies and it is the cumulative stretch over the whole journey that determines the redshift. So there is no welldefined speed to plug into a Doppler formula. Cosmic redshift is best not treated as a Doppler shift (what speed do you measure and at what point during the light's journey do you measure it?).
Galaxies also have small individual random motions---a few tens or hundreds of km/s. These produce conventional Doppler shift. But the individual motions are negligible compared with the rate of distance increase between widely separated pairs. GR is a theory of dynamic geometry---it says you have no right to expect distances between stationary things to remain the same. Distances can increase without anything resembling an explosion.
So it doesn't work to picture expansion of distances as an explosion. Also in mainstream cosmology there is no surrounding empty space to expand out into. All space is filled with matter and always has been. Approximately evenly distributed except for gradual clumping together as stars and galaxies condense.