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#1  27 Nov 2010 16:46:29

House
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Des preuves d'un avant Big Bang et modèle cosmologique cyclique

DES PREUVES D'UN AVANT BIG BANG

Source


Si l’on en croit le grand mathématicien et physicien Roger Penrose, ainsi que l’astrophysicien et cosmologiste Vahe G. Gurzadyan, les données de WMap concernant le rayonnement fossile contiennent des traces d’un avant Big Bang, prédites par un modèle cosmologique cyclique.

On sait aujourd’hui que notre univers est en expansion accélérée du fait de son contenu en énergie noire. Il semble que sa géométrie soit très proche d’être plate, c'est-à-dire que nous n'arrivons pas à définir si nous sommes dans un univers clos fini ou dans un univers déjà de taille infinie mais en expansion. Dans tous les cas, si l’énergie noire est bien décrite par une constante cosmologique ou un champ de quintessence la rendant toujours répulsive, notre univers continuera son expansion accélérée pour l’éternité.

Il ne semble donc pas y avoir de possibilité pour un univers cyclique et toutes les structures complexes dans notre univers seraient donc destinées inexorablement à la décrépitude, une fois épuisées les sources d’énergies présentes dans les étoiles ou sous d’autres formes. L'univers n'aurait qu'une seule vie.

Une cosmologie cyclique basée sur la géométrie conforme

Roger Penrose rejette cette idée depuis quelques années. À partir des travaux de son collègue Paul Tod, il a développé un nouveau modèle cosmologique qu’il a exposé lors de conférences.

Pour comprendre la cosmologie conforme cyclique de Sir Roger, il est nécessaire de faire un petit détour par la sphère de Riemann et la notion de transformation conforme.

Imaginons que nous vivions dans un univers plat de taille infinie, représenté par un plan s’étendant à l’infini. Ce plan, diagramme d’espace-temps infini qui décrit tous les événements de l’espace-temps à une date donnée, peut être mis en correspondance avec une sphère de taille finie, la sphère de Riemann, par une projection stéréographique.




Roger Penrose joue à un jeu très similaire dans le cadre des équations de la relativité générale. Mais au lieu d’utiliser les transformations conformes comme une simple astuce mathématique, il propose que l’équivalence mathématique connectant un état d’expansion infini de l’univers avec un état primordial singulier soit en fait physiquement réalisable.



Des hypothèses plausibles

Cela n’a rien d’évident, car il faut pour cela que les équations décrivant les particules élémentaires dans l’état final de

l’univers soit invariantes par des transformations conformes, ce qui équivaut à dire que ces particules sont sans masses !

Pour le moment, il n’existe aucune indication laissant supposer que dans un futur lointain, les masses des électrons ou des quarks s’annuleront, ou que l’univers ne sera plus constitué que de particules sans masses ou se comportant comme tel.

Dans le cadre de l’univers primordial, les choses se présentent mieux.

On pense effectivement que lorsque la température était suffisamment élevée, le champ de Higgs responsable aujourd’hui de la masse des particules avait une valeur nulle, ce qui de facto annulait celle des autres particules.

Simplement aussi, les énergies cinétiques des particules étaient si élevées qu’elles dominaient très largement celles associées à leurs masses. Tout se passait donc probablement comme si l’ensemble des particules contenues dans le cosmos était effectivement sans masse.

Supposons cependant que cette condition soit aussi vérifiée dans un futur lointain (pas nécessairement infini) de l’univers. Selon Penrose, le fait que toutes les particules du cosmos se comportent alors comme des photons pourrait avoir une étrange conséquence. Tout comme les photons ne voient pas le temps passer, la géométrie de l’espace-temps de l’univers ne se « souviendrait » plus du temps qui s’écoule et seul compterait ce qu’on appelle la structure conforme de l’espace-temps.

La structure métrique (celle permettant de donner un sens à des intervalles de temps et d’espace différents) ne jouerait plus le premier rôle. Il serait alors possible de connecter l’espace-temps final infini avec celui d’une phase initiale d’expansion (pas nécessairement fini) et ceci sans avoir de problèmes liés à la singularité cosmologique initiale, qui normalement interdirait de le faire.

Notre univers serait donc cyclique, renaissant sans cesse pour une nouvelle aventure après une période que Penrose appelle un éon (aeon en anglais). Ce terme, qui vient du vient du grec ancien, signifait initialement « vie », ou « être », et a progressivement évolué vers l'idée d' « éternité ».

On le voit, les suppositions sont nombreuses dans le modèle proposé par Penrose et certaines n’ont même pas été mentionnées pour les besoins de cette courte exposition. Remarquablement pourtant, la théorie de Penrose conduit à une prédiction qui vient peut-être d’être confirmée par les analyses faites avec l’astrophysicien et cosmologiste arménien Vahe G. Gurzadyan.

Des fossiles gravitationnels ?

http://www.futura-sciences.com/uploads/RTEmagicC_pre_big_bang_Gurzadyan__Penrose_txdam17562_716a5f.jpg

Reprenons l’image des petits cercles mentionnés précédemment. Il pourrait s’agir des fronts d’ondes gravitationnelles gigantesques causés par la fusion de trous noirs supermassifs lors des dernières collisions entre galaxies, dans un futur lointain. D’immenses quantités d’énergie seraient alors libérées par la vibration des horizons des trous noirs juste après leur fusion. La géométrie de l’espace dans notre modèle précédent à deux dimensions ressemblerait alors à la surface d’une mare où de grosses gouttes de pluie tombent, avec des séries d’ondes concentriques se superposant.

Ces ondes gravitationnelles en route vers l’infini deviendraient des ondes divergentes dans l’univers débutant un second éon après sa phase de transition conforme. Ces ondes divergentes modifieraient la densité de particule dans le plasma primordial d’un après Big Bang d’une façon incompatible avec l’inflation selon Penrose et Gurzadyan.

Les deux physiciens ont donc cherché des anomalies dans les fluctuations de températures du fond de rayonnement diffus enregistrées par WMap, anomalies se présentant sous la forme de cercles bien particuliers.


Bingo ! Si l’on en croit l'article des deux chercheurs, publié sur arxiv le 16 novembre dernier, ils ont bien trouvé ces anomalies.

Reste à savoir ce que va penser la communauté scientifique de cette approche si hétérodoxe...


"Pour le sceptique, le doute est une fin; pour l’esprit méthodique, le doute est un moyen."

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#2  28 Nov 2010 00:19:39

House
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Re: Des preuves d'un avant Big Bang et modèle cosmologique cyclique

je trouve que si une preuve d'un univers cyclique était apporté ce serait bien plus "grave" pour les religions que tout ce qu'on a pu démontrer jusqu'à présent ... (sauf pour les religions du style hindouistes par exemple qui ont introduit cet aspect de cycles)


"Pour le sceptique, le doute est une fin; pour l’esprit méthodique, le doute est un moyen."

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#3  28 Nov 2010 23:05:41

john lloyds
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Re: Des preuves d'un avant Big Bang et modèle cosmologique cyclique

Bonsoir,

Beaucoup d'approximations, voire d'erreurs dans cet article de futura-sciences, à commencer par les premières lignes ;


"On sait aujourd’hui que notre univers est en expansion accélérée du fait de son contenu en énergie noire"

Non, c'est le contraire : C'est parce qu'il est en expansion accélérée (fait observable et mesuré) qu'on a émis l'hypothèse de l'énergie noire, à ce jour invérifable



"Il semble que sa géométrie soit très proche d’être plate, c'est-à-dire que nous n'arrivons pas à définir si nous sommes dans un univers clos fini ou dans un univers déjà de taille infinie mais en expansion."

Non, nous sommes dans un univers de taille fini (d'environ 14 M-a-n) mais sans bord (donc non clos). Oui, je sais, c'est paradoxal, mais c'est actuellement la théorie qui prévaut. Pour se l'imaginer, l'esprit doit envisager un plan (donc à 2 dimensions) courbé, comme l'est la surface de la terre : dimension finie, mais sans bord. Il faudrait la capacité à imaginer la même chose en 3D.


Bon, 2 erreurs les 2 premières lignes, l'auteur de futura devrait quand même être plus rigoureux, s'il veut gagner en crédibilité,  avant d'aborder des théories révolutionnaires.

Par ailleurs, avant de parler de "cyclicité" de l'Univers, il convient de rappeler qu'aucune loi physique ne permet de passer sous le mur de Planck, y compris la relativité générale invoquée dans l'article. Aucun savant n'ayant la moindre idée de l'état initial, cette affirmation "on peut sans problème connecter l’état final d’expansion infinie avec un autre état initial" est totalement saugrenue : Comment parler de projection alors que dans cet intervalle la géométrie euclidienne ne fonctionne plus ?

Ceci étant, je n'ai rien contre toute nouvelle théorie, mais pas présentée comme ça.

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#4  29 Nov 2010 00:13:26

House
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Re: Des preuves d'un avant Big Bang et modèle cosmologique cyclique

Merci pour votre commentaire john lloyds, voici ce que pense la personne qui l'a écrit (mtheory):

Je suis complétement d'accord que la proposition de Penrose est très spéculative. Pour moi, il reste un énorme travail théorique et expérimental à faire avant de pouvoir affirmer quoi que ce soit de sérieux avec les idées qu'il avance. Mais ça reste très ingénieux et inspirant.

Perso, je préfère quand même le modèle de Hartle-Hawking


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