dg2

Pour un système gravitationnel, on peut définir une quantité appelée moment cinétique, que de façon imagée on aurait pu appeler "quantité de rotation". Si on ne considère que deux corps en orbite circulaire l'un autour de l'autre (et dont on néglige la rotation propre pour simplifier), leur moment cinétique d'autant plus grand que les corps sont massifs et qu'ils sont éloignés. De plus le moment cinétique a une direction, qui est la perpendiculaire au plan de rotation des deux corps. Quand on a un système de plus de deux corps, c'est la même chose, sauf que le moment cinétique total est la somme des moments cinétiques de chacun des corps.

En général, le moment cinétique d'un ensemble d'objets n'est pas strictement nul, et c'est précisément cela qui provoque l'aplatissement. Si deux corps suivent des orbites de même rayon mais selon des plans différents, il est possible qu'ils entrent en collision. Par collision, on entend à la fois un réel choc entre les deux objets, mais aussi le fait qu'ils se rapprochent suffisamment l'un de l'autre pour perturber leur propre trajectoire en raison de l'attraction gravitationnelle. L'effet global des ces "collisions" est de contribuer à aligner les vitesses de ces objets, et par suite de faire en sorte que les plans dans lesquels ils orbitent soient de plus en plus alignés. De proche en proche, les collisions vont contribuer à ce que tous les objets se retrouvent dans le même plan et que le système soit donc aplati. Le moment cinétique du système ne change pas dans le processus et quand le système est dans un plan, son moment cinétique est perpendiculaire à ce plan. Ainsi, c'est parce que le système a au départ un moment cinétique non nul qu'il peut s'aplatir.

Plus le système est collisionnel, plus il est plan, c'est par exemple le cas des anneaux de Saturne. Si on imagine un débris quelconque qui aurait une orbite qui traverserait les anneaux de Saturne, on imagine aisément qu'il finirait rapidement par être heurté par des débris des anneaux et qu'il serait assez vite entraîné dans leur mouvement.
À l'inverse, un système très peu dense est moins collisionnel et est donc moins aplati. (Il faut en fait regarder le temps que met un système à s'aplatir et le comparer à son âge.)

pour jeanlg :

on ne sait pas si l'univers est fini ou infini, il est difficile de parler de volume. Par contre, on peut parler de densité ou mieux, de température. On peut aujourd'hui définir une température pour l'univers, c'est celle du rayonnement fossile : 2,7 kelvins, ou -270 degré Celsius. Comme l'univers est en expansion, il se refroidit, et par le passé, il était plus dense et plus chaud. La question est de savoir jusqu'à quelle époque, ou plutôt quelle température notre connaissance actuelle de la physique nous permet de remonter. Donc :

- Le rayonnement fossile a été émis quand sa température était d'environ 3000 degrés.

- L'abondance des élément léger (hydrogène, hélium, lithium) nous permet de savoir que l'univers est passé par une phase où sa température était de 1 milliard de degrés. C'est la plus haute température atteinte dans l'histoire de l'univers et à laquelle on a un accès relativement direct.

- Notre connaissance expérimentale de la physique va jusqu'à des températures de 1000000000000000 de degré (un million de milliards de degrés), on peut donc sans risque remonter jusqu'à cette époque, puisqu'on peut faire des expérience de laboratoire à ces températures.

- On pense pouvoir extrapoler les lois de la physique sans trop se planter jusqu'à beaucoup plus chaud : 10^29 degrés (un 1 suivi ed 29 zéros). On entre cependant dans un domaine nettement plus incertain.

- Au delà il est probable que nos connaissances actuelles ne nous permettent plus de dire grand chose, néanmoins, le cadre mathématique de la théorie semble valide jusqu'à 10^32 degrés : c'est la fameuse ère de Planck.

- Au delà encore, on n'en sait foutrement rien. En particulier, en vertu du point précédent, on ne sait même pas si l'univers est passé par une phase aussi chaude.

Ensuite, en supposant que la loi qui régit l'expansion est toujours la même aux hautes températures, on peut faire une chronologie des différentes époques. Mais le choix d'un "instant zéro" à partir d'un éventuel "instant initial" de densité infinie est effectivement un peu arbitraire. Dans la cosmologie moderne, on pense que l'univers a connu quand sa température était extraordinairement élevée (10^29 degrés) une phase dite d'"inflation" pendant laquelle sa densité est restée constante, mais dont on n'a absolument pas la moindre idée de la durée. En forçant le trait, ça peut être un milliard d'années comme un milliardième de seconde.

Dans d'autres modèles, on a un univers éternel qui a connu une phase de contraction avant de passer par la phase d'expansion. Là encore, l'âge de l'univers n'est pas un concept simple.

Cela illustre le fait que parler de l'ãge de l'univers à telle ou telle époque est un peu délicat. Donc quand on parle (concrêtement) d'âge de l'univers, c'est que l'on calcule à partir d'une époque après laquelle on connaît bien les choses, comme la nucléosynthèse, ou éventuellement la fin de la phase d'inflation (mais tout le monde n'y croît pas, à l'inflation), elle même s'étant terminé environ une seconde avant le début de la nucléosynthèse, ce qui finalement ne change pas grand chose à l'âge actuel de l'univers.

Pour finalement répondre sur le fond à la question des théories alternatives de la relativité...

La physique classique (celle qui explique le mouvement des objets dans l'espace, du moins tant que leur vitesse n'est pas trop grande, cf ci-dessous) prédit la fameuse loi de composition des vitesses : si je suis dans un train circulant à 100 km/h et que je me déplace à 5 km/h vers la voiture bar située à l'avant du train, alors le chef de gare qui est sur le quai va me voir me déplacer à 105 km/h. Logique. À la fin du XIXe siècle, Maxwell écrit les lois de l'électromagnetisme, où il montre en particulier que la lumière correspond en fait à de petites vibrations de champs électriques et magnétiques qui se propagent, en l'absence de matière, à une vitesse de 299792458 kilomètres par seconde. Problème : les lois de l'électromagnétisme stipulent que la vitesse à laquelle un observateur voit passer la lumière est *indépendante* de sa vitesse par rapport à la source qui l'émet : si j'envoi un faisceau lumineux dans mon train, un passager du train va le voir passer à 299 792 458 km/s, mais le chef de gare, pourtant en mouvement par rapport au train va *aussi* la voir passer à 299 792 458 km/s.

À l'époque, ce résultat avait (légitimement) laissé pas mal de monde perplexe. Pour réconcilier les deux points de vue, il avait été proposé que les lois de l'électromagnétisme n'étaient en fait valable que par rapport à un certain milieu, l'éther, et que ce nétait que par rapport à l'éther que la lumière se déplaçait à 299 792 458 km/s. Restait donc à mettre en évidence l'éther.

Là, un petit problème de physique aide à comprendre comment procéder. Supposons que l'on a deux nageurs nageant exactement à la même vitesse et qui sont au bord d'un fleuve de 100m de large. Demandons au premier nageur de se rendre sur le point le plus proche de la rive opposée (situé à 100m de lui, donc) et de revenir. Il va donc parcourir 200m. Demandons au second nageur de remonter le cours de la rivière sur 100m (tout en restant à proximité de la rive puis de revenir. Là aussi on lui demande de parcourir deux fois 100m. Il est cependant facile de montrer que les deux nageurs ne vont pas mettre le même temps pour effectuer leur trajet repsectifs car l'angle que fait leur trajectoire par rapport au courant n'est pas le même : si on suppose que les nageurs nagent à 3 km/h et que le courant et de 1 km/h, le premier nageur va mettre 4 min 15 s pour effectuer son aller-retour, alors que le second mettra 4 min 30 s.
(par exemple, le second nageur va remonter la courant à une vitesse de 3 - 1 = 2 km/h par rapport à la rive, et mettra donc 3 minutes pour faire 100m, et au retour, il se déplacera de 3 + 1 = 4 km/h par rapport à la rive et mettra 1 min 30 s pour revenir).

Bref, on devine que si la Terre se déplace par rapport à l'éther, en envoyant des faisceaux lumineux dans différentes directions, les temps d'arrivée des faisceaux (ou autrement dit, la vitesse moyenne à laquelle ils effectuent l'aller retour) ne va pas être la même. L'expérience (assez semblable à celle des nageurs) a été faite pour la première fois par la lumière par Michelson et Morley en 1887 et a donné un résultat inattendu : la lumière se déplaçait à la même vitesse quelle que soit la direction dans laquelle elle se propageait.

L'explication de ce phénomène a été donnée par Einstein en 1905 : la loi de composition des vitesses n'est plus valable quand les vitesses sont grandes, ce qui implique alors tous les "paradoxes" de la relativité car le temps ne s'écoule pas à la même vitesse selon la trajectoire que l'on a.

Mais des sceptiques ne veulent pas de ce résultat certes déroutant, et préfèrent imaginer que Michelson et Morley se sont trompés dans leur manip. Vous avez beau leur expliquer que en 1887 leur expérience n'était certes pas d'une précision déroutante, mais qu'on s'en fout parce qu'on l'a refaite maintes fois depuis et que les prédictions de la relativité (notamment les phénomènes de dilatation des durées) sont vérifiés tous les jours, ils ne veulent rien entendre. Beaucoup de physiciens amateurs (expresion péjorative, à l'inverse de celle, infiniment plus noble, d'astronome amateur) s'imaginent que *aujourd'hui* les gens *croient* à la relativité à cause d'une expérience datant de 1887. C'est ridicule, l'éxpérience de Michelson et Morley en 1887 est importante dans l'histoire des sciences car c'est la première à avoir mis en évidence le phénomène, mais cela ne veut pas dire que c'est la seule à y avoir réussi !

Un autre dada des détracteurs de la relativité est de dire "Si on fait l'expérience de Michelson et Morley dans une pièce, alors l'air de la pièce entraîne l'éther dans son mouvement, et donc on ne peut mesurer des temps de propagation différents. Il faut doinc la refaire, mais à l'air libre (et tant qu'à faire au somment d'une colline)" Et là les problèmes commencent : il reste difficile d'imaginer que si la Terre entraîne l'éther dans son mouvement, cela n'affecte pas d'une façon ou d'une autre son orbite (ce que l'on n'observe pas). Mais, suivant le raisonnement pas super rigoureux de ces gens, pour mettre en évidence l'éther, il faut faire l'expérience de Michelson et Morley à l'air libre, mais là de *gros* problèmes surgissent, car si la vitesse de la lumière est de 299 792 458 km/s *dans le vide*, elle est inférieure à cetet valeur dans l'air (ou dans l'eau, ou dans n'importe quel milieu). Et la différence dépend de façon compliquée de sa température, et de la densité de l'air. Et comme il est immensément difficile (pour ne pas dire impossible) d'avoir à l'air libre un air parfaitement isotherme, sans turbulence et sans le moindre mouvement de convection (chose que tout astronome amateur sait bien...), l'expérience réalisée à l'air libre va donner des résultats de toute façon complètement inexploitables. Les détracteurs de la relativité ont beau retourner le problème dans tous les sens, on ne peut pas tirer grand chose de ce genre de manip.

En fait, le seul moyen de faire proprement l'expérience de Michelson et Morley est de la faire dans le vide, c'est-dire dans des conditions où ses détracteurs vont inévitablement dire que le montage optique entraîne l'éther dans son mouvement car il alors confiné dans la cavité où il se trouve. D'une certaine façon, la théorie de l'éther est une théorie quasiment invérifiable car elle suppose des conditions expérimentales impossible à réaliser dans la pratique. À titre personnel, il m'apparaît que c'est la raison principale pour laquelle la théorie de l'éther a encore la vie dure auprès de certains.

Pour répondre à la première question posée ici, le terme de "pré Big Bang" réfère en général un modèle sérieux qui n'a rien de Bogdavien. L'idée est de supposer que au lieu d'une phase initiale très dense et très chaude, l'univers est parti d'un état de densité quasi nulle et s'est contracté. Il se serait ensuite échauffé lors de cette phase de contraction, et aurait connu une phase de "rebond" à l'issue de laquelle on retrouve le scénario habituel d'un univers en expansion et qui se refroidit. L'idée du pré Big Bang est a priori intéressante, mais la phase de rebond n'est à l'heure actuelle pas comprise du tout (on ne sait du tout pas quel mécanisme permettrait à l'univers de passer d'une phase de contraction à une phase d'expansion), et plus grave, ce modèle fait des prédictions quant à la formation des galaxies qui sont très incompatibles avec les observations. Donc à l'heure actuelle les modèles de pré Big Bang posent beaucoup plus de problèmes qu'ils n'en résolvent et de ce fait ne sont plus beaucoup étudiés. Mais la situation changera peut-être un jour.

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 19-12-2004).]

Je m'excuse si mes propos un peu directs ont pu choquer certain(e)s d'entre vous. Ce que je voulais dire, et que je redis avec force, c'est qu'il n'y a *pas* de débat scientifique concernant la théorie de la relativité, pas plus qu'avec la mécanique quantique. Les détracteurs de la relativité n'aiment pas cette théorie car ils trouvent certaines de ses prédictions trop choquantes. D'un point du vue expérimental il n'y a *aucun* doute concernant sa validité (dans la limite de la précision des mesures, bien sûr, mais la constance de la vitesse de la lumière, qui est à la base de la théorie de la relativité est vérifiée à une précision réellement époustouflante, je donnerai quelques détails là dessus binetôt).

Les détracteurs de la relativité sont parfois des gens qui ne comprennent pas bien la théorie (qui nécessite un minimum de connaissances mathématiques pour être comprise). Un exemple célèbre est Bergson qui malgré une correspondance très longue et très pédagogique avec Einstein n'a jamais réussi à comprendre l'expérience de pensée des jumeaux de Langevin. Les autres détracteurs de la relativité sont des gens qui, appelez cela comme vous voulez, *refusent* les preuves expérimentales. M. Allais en fait partie, par exemple (je détaillerai cela dans un autre message). Cette négation des preuves se traduit ensuite souvent par la conviction profonde qu'il y a un complot à l'oeuvre : "La relativité est tellement choquante que je ne peux y croire. Or on l'enseigne dans les livres. Donc des gens puissants s'efforcent de nous cacher la vérité. Et la preuve la plus éclatante que j'ai raison, c'est que personne ne m'écoute." Je caricature à peine, je reçois toutes les semaines des couriers de cet acabit. Personnellement, et après avoir consulté des livres de psychologie, et après en avoir parlé à des médecins et psychologues, je pense que l'on est dans le cadre d'un comportement paranoïaque.

Je n'essaierai jamais de convaincre quelqu'un qui ne croit pas en la relativité qu'il a tort : le problème touche à l'intime conviction des gens et personne n'a à dire aux gens ce qu'ils doivent penser. Par contre, en temps que scientifique, je considère qu'il est de mon devoir de combattre toute tentative de mensonge, qu'elle soit sincère ou non de la part des gens. En ce sens, j'affirme avec force que les détracteurs de la relativité ont tort.

Le cas de frères B..... est différent, car là il y a réellement imposture. Ils font croire qu'ils sont des cracks alrs qu'ils ne comprennet pas grand chose à des concepts de physique de base comme l'atteste les inepties présentes dans leur livre : cf l'article de C&E).

Quand quelqu'un énonce une affirmation dans quelque domaine que ce soit, il faut toujours regarder deux choses : son degré de compétence et son honnêteté intellectuelle. Selon les gens qui ont des théories alternatives, on a affaira à l'un ou à l'autre. Le cas des frères B.... relève de l'imposture intellectuelle, celui du site mentionné en début de cette discussion ou le cas de Allais relève de l'incompétence. Mais francis a raison que l'on ne doit pas affirmer sans preuve. Je prépare donc quelques éléments de réponse sur cela, en espérant que cela évitera d'envenimer le débat.

Les fous et autres paranoïaques qui prétendent avoir une théorie du tout que jenesais quel complot s'efforce d'étouffer, ils sont nombreux. Les plus célèbres sont l'inénarrable Jean Pierre Petit, ainsi qu'un ancien Prix Nobel d'économie français, un certain Maurice Allais. Ne vous inquiétez pas, on ne vous a pas raconté des bêtises à l'école et dans les livres, la Relativité se porte bien. Le comportement de ses détracteurs relève plus de la psychopathologie que de la science. Il y a à l'adresse http://critique.spoirier.lautre.net/ebraw.htm une critique du site que tu mentionnes, critique qui montre bien qu'il est quasiment impossible de discuter avec ce genre de personnes. Le site de spiorier recense un certain nombre d'autres sites dans le genre, sites que l'on peut bien sûr visiter, mais avec du recul et sans les prendre au sérieux.

Salut frédogoto,

oui, je suis docteur en astrophysique. Je travaille en cosmologie, mais pas en cosmologie Bogdanovienne, juste en cosmologie *après* l'ère de Planck, c'est-à-dire des bêtes trucs sans intérêt car banalement vérifiables.

Je travaille actuellement sur la mission Planck, qui, pour être sûr de lever toute ambiguité, n'a pas pour but d'étudier le mur de Planck, mais "seulement" le fond diffus cosmologique (le rayonnement fossile pour ceux qui préfèrent), qui, pour parler Bogdanovien (on s'éclate comme on peut en fin de journée) est "parallèle au plan de la singularité initiale en ce sens que sa distance au mur de Planck sur le cône de lumière est constante dans toute les directions relative à une hypersurface d'observateurs comobiles synchrones à un temps cosmique donné, assertion intéressante car on en déduit alors que le plan d'oscillation du pendule de Foucault lui est par conséquent perpendiculaire au sens de la géométrie sphérique, ce qui permet par suite d'envisager une relation profonde entre la géométrie riemanienne de l'espace temps classique décrit par les solutions à nombre maximal de vecteurs de Killing de genre temps des équations de Friedmann et celle kählérienne que l'on trouve en supergravité N = 2 et par suite dans le pré espace-temps régi par la condition KMS".

Bon, c'est pas aussi bien ficelé que leur délire, j'arrête. Mais avec un peu d'entraînement ça doit le faire.

(Une façon un peu plus technique de redire ça c'est de dire simplement que la surface de dernière diffusion est concentrique de la "singularité initiale" au sens Bogdavien du terme, mais je présume que pour des gens qui ont 200 de QI la première explication est plus claire que la seconde...)

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 16-12-2004).]

Les thèses des Bogdanoff sont au mieux mauvaises, au pire une mystification. Leur attitude depuis le début de cette affaire laisse planer un réel doute quant à leurs compétences. Au mieux ils font preuve d'une incroyable maladresse, au pire d'une grave malhonnêteté, en étant par exemple incapable de répondre sur le plan scientifique aux critiques qui leur sont faites. En l'état, et sur le plan strictement scientifique, il est certain que leurs travaux n'ont rien suscité d'autre que de l'indifférence. Le taux de citation de leurs travaux est quasi nul, cf http://www-spires.slac.stanford.edu/cgi-bin/spiface/find/hep/www?FORMAT=WWWCITE&rawcmd=find+a+bogdanoff , et ce malgré une "publicité", qui qu'on le veuille ou non a sensiblement dû augmenter le nombre des lecteurs de leurs travaux. Il se peut que des travaux mathématiques ne soient pas pris en compte par cette base de données, mais notons que tous les rapporteurs de leurs thèses ont des taux de citation tout-à-fait honorables sur ce serveur et qu'aucun d'eux ne les cite. Tout porte donc à croire que cette base de donnée reflète assez fidèlement le verdict actuel de la communauté scientifique dans son ensemble à leur égard.

Concernant leur livre, il est médiocre. À mon sens il échoue dans sa tentative de vulgarisation. Le choix du vocabulaire est en particulier très discutable, et comme cela a été dit et redit le livre comporte une somme effarante d'erreurs scientifiques, ce qui est indigne d'un ouvrage de vulgarisation, et déontologiques, ce qui est indigne de la part de journalistes et de chercheurs. Le tout jette un discrédit important sur les compétences et les motivations réelles de ces messieurs.

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 07-01-2005).]

L'univers est vieux d'environ 15 milliards d'années (il y aurait beaucoup à dire sur ce genre de phrase, mais admettons). Cela ne signifie pas que la taille de l'univers est de 15 milliards d'années lumière. Tout d'abord, il ne faut pas confondre taille de l'univers (éventuellement infinie) et taille de l'univers observable. Ce n'est bien sûr que cette dernière que l'on peut espérer mesurer.

Supposons que l'univers ait été créé tel quel et sans expansion il y a 15 milliards d'années (modèle parfaitement irréaliste, c'est juste pour l'exemple). Alors les objets les plus lointains que l'on peut espérer voir sont effectivement situés à 15 milliards d'années lumière, et on les voit tels qu'il étaient il y a 15 milliards d'années (c'est-à-dire au moment de la création de notre univers fictif).

Quand l'univers est en expansion, les choses se compliquent un peu. En effet, la distance séparant deux objets augmente avec le temps, et ce n'est donc pas la même distance qui les sépare au moment un l'un des deux objets envoie un signal vers le second et le moment où le second le reçoit. Par exemple, on peut imaginer que deux objets sont à un moment donné séparés de 5 milliards d'années lumière, moment auquel l'on envoie un signal de l'un vers l'autre. Le signal transite alors pendant 10 milliards d'années (par exemple) et au moment où il est reçu les deux objets sont distants de 15 milliards d'années lumière. Bref, le concept de distance est ambigu dès que les distances en questions exprimées en années lumière sont des fractions de l'âge de l'univers exprimé en années. La seule chose "facile" à mesurer, c'est le décalage vers le rouge (ou redshift). La relation entre le redshift d'un objet et l'âge de l'univers au moment où il a émis la lumière que l'on reçoit de lui dépend de l'histoire de l'expansion de l'univers entre l'émission et la réception, et par suite de son contenu matériel. Bref, pour faire court, si l'âge de l'univers est effectivement de 15 miliards d'années, alors la distance qui nous sépare aujourd'hui des objets les plus lointains n'est pas de 15 milliards d'années lumière, mais plus du triple : environ 50 milliards d'années lumière. On peut donc dire que le diamètre de l'univers observable est de 100 milliards d'années lumière, mais il faut garder à l'esprit que la distance qui nous sépare aujourd'hui de ces objets n'est pas directement mesurable.

Si cela intéresse quelqu'un, j'ai la charge des pages grand public du site français de la mission Planck. L'URL est la suivante : http://www.planck.fr/heading2.html . Il y a des trucs que j'espère "grand public" (encore que j'ai pu me rendre compte en rédigeant ces pages qu'il n'est pas facile d'allier le côté grand public à la rigueur scientifique), avec des compléments de niveau variable plus ou moins indigestes pour ceux/celles qui sont allergiques aux formules mathématiques.