Au commencement du temps 4-6) Le secret de l'énergie noire...

monblogdereflexions: l'affaire Bogdanov un de mes premiers articles

Au commencement du temps 4-1) comment tout cela est-il possible?

1) Après avoir remonté le temps à l'envers vers le passé depuis 2009, nous sommes arrivés à l'instant zéro dans l'article 3-11).

"Au voisinage du mur de Planck et à fortiori avant, ces lois, dans le meilleur des cas, se transforment, et au pire, s'effondrent. La singularité garde tout son mystère. Les physiciens n'ont pas la moindre idée (actuellement) de ce qu'elle est. 

Pour Etienne Klein, on ne peut expliquer l'Origine de quelque chose en invoquant autre chose. On n'exprime l'être que par l'être et pas par du devenir. Si on dit qu'à l'Origine il y avait déjà ceci ou quelque chose, on n'explique pas l'Origine, sauf à invoquer que la chose a toujours été là, donc qu'il n'y a pas d'Origine. En fait, pour lui, la science ne peut dire que deux choses: 

     a) Il n'est pas prouvé que l'Univers a eu une Origine, qui serait le transit qui fait passer de l'absence de toute chose à au moins une chose.

     b) Il n'est pas prouvé que l'Univers n'a pas d'Origine.

C'est donc, comme la question de Dieu (si on se réfère à des philosophes comme Kant), du domaine de l'indécidable au sens de Gödel. 

Dans un tel contexte, l'approche mathématique proposée par les frères Bogdanov ne peut-elle pas fournir des indications dont on peut tirer des hypothèses nouvelles et peut-être déplacer les lignes de nos connaissances? "En prenant toutefois cette approche pour ce qu'elle est et rien d'autre: une hypothèse dont l'essence mathématique correspond à la nature mathématique de "l'objet" que nous cherchons à comprendre, la singularité initiale de l'espace-temps. En tout cas, elle me permet une réflexion concernant la science, la philosophie, l'épistémologie et un réflexions sur moi-même, ce que j'appelle le "soi", mon "intérieur" invisible par opposition au visible...Et je trouve ça plutôt jubilatoire..."

Nous nous sommes d'abord demandés au chapitre 4-1): comment tout cela est-il possible? et au chapitre 4-2): "le passé peut-il encore exister"?.  

Nous avons ensuite  examiné les traces que nous pouvons aujourd'hui retrouver de ce instant primordial. 

Nous avons d'abord pénétré au chapitre 4-3: dans la cinquième dimension! En effet, Depuis Einstein, nous avons pris l'habitude de notre espace-temps quotidien à quatre dimensions, trois dimensions d'espace et une dimension de temps. Sur l'axe temporel, c'est le temps linéaire que l'on connait dans ce monde. Et la cinquième dimension?  Nous avons vu dans l'article 3-10) qu'on peut imaginer que l'immense force de gravitation qui règne à l'âge de Planck finit par faire basculer cette droite, qui pivote alors de 90° dans le plan complexe. Elle devient non plus réelle, mais imaginaire pure. C'est ce qui a pu se passer pour le temps, avant le Big Bang. 

Une deuxième trace se trouve dans le feu du Big Bang lui-même.

Dans le chapitre  4-5) l'Univers est-il rond? nous avons cherché une autre trace dans la forme de l'Univers. 

Aujourd'hui, nous chercherons une nouvelle trace dans les profondeurs mystérieuses, vaguement inquiétantes de l'énergie noire.

2) L'hypothèse de l'accélération de l'expansion de l'Univers.

Au commencement du temps 4-2) Le passé peut-il encore exister?

1) Après avoir remonté le temps à l'envers vers le passé depuis 2009, nous sommes arrivés à l'instant zéro dans l'article 3-11).

"Au voisinage du mur de Planck et à fortiori avant, ces lois, dans le meilleur des cas, se transforment, et au pire, s'effondrent. La singularité garde tout son mystère. Les physiciens n'ont pas la moindre idée (actuellement) de ce qu'elle est. 

Pour Etienne Klein, on ne peut expliquer l'Origine de quelque chose en invoquant autre chose. On n'exprime l'être que par l'être et pas par du devenir. Si on dit qu'à l'Origine il y avait déjà ceci ou quelque chose, on n'explique pas l'Origine, sauf à invoquer que la chose a toujours été là, donc qu'il n'y a pas d'Origine. En fait, pour lui, la science ne peut dire que deux choses: 

     a) Il n'est pas prouvé que l'Univers a eu une Origine, qui serait le transit qui fait passer de l'absence de toute chose à au moins une chose.

     b) Il n'est pas prouvé que l'Univers n'a pas d'Origine.

C'est donc, comme la question de Dieu (si on se réfère à des philosophes comme Kant), du domaine de l'indécidable au sens de Gödel. 

Dans un tel contexte, l'approche mathématique proposée par les frères Bogdanov ne peut-elle pas fournir des indications dont on peut tirer des hypothèses nouvelles et peut-être déplacer les lignes de nos connaissances? "En prenant toutefois cette approche pour ce qu'elle est et rien d'autre: une hypothèse dont l'essence mathématique correspond à la nature mathématique de "l'objet" que nous cherchons à comprendre, la singularité initiale de l'espace-temps. En tout cas, elle me permet une réflexion concernant la science, la philosophie, l'épistémologie et un réflexions sur moi-même, ce que j'appelle le "soi", mon "intérieur" invisible par opposition au visible...Et je trouve ça plutôt jubilatoire..."

Nous nous sommes d'abord demandés au chapitre 4-1): comment tout cela est-il possible? et au chapitre 4-2): "le passé peut-il encore exister"?.  

Nous avons ensuite  examiné les traces que nous pouvons aujourd'hui retrouver de ce instant primordial. 

Nous avons d'abord pénétré au chapitre 4-3: dans la cinquième dimension! En effet, Depuis Einstein, nous avons pris l'habitude de notre espace-temps quotidien à quatre dimensions, trois dimensions d'espace et une dimension de temps. Sur l'axe temporel, c'est le temps linéaire que l'on connait dans ce monde. Et la cinquième dimension?  Nous avons vu dans l'article 3-10) qu'on peut imaginer que l'immense force de gravitation qui règne à l'âge de Planck finit par faire basculer cette droite, qui pivote alors de 90° dans le plan complexe. Elle devient non plus réelle, mais imaginaire pure. C'est ce qui a pu se passer pour le temps, avant le Big Bang. 

Une deuxième trace se trouve dans le feu du Big Bang lui-même.

Dans le chapitre  4-5) l'Univers est-il rond? nous avons cherché une autre trace dans la forme de l'Univers. 

Aujourd'hui, nous chercherons une nouvelle trace dans les profondeurs mystérieuses, vaguement inquiétantes de l'énergie noire.

2) L'hypothèse de l'accélération de l'expansion de l'Univers.

Effectuons un retour en 1997 dans ce laboratoire qu'est le CERN, à Genève, dans la division théorie, où onze ans plus tard, sera mis en service le plus grand accélérateur de particules au monde:  le LHC. Les frères Bogdanov s'entretiennent avec le physicien italien Gabriele Veneziano (Veneziano a développé la théorie des cordes et l'a étendue à la cosmologie des cordes (vidéo)) sur un sujet mystérieux et difficile à admette à l'époque mais qui s'est progressivement imposé au fil des années dans le cadre de leurs travaux de thèse sur l'origine de l'Univers, "avant" le Big Bang: selon les calculs, non seulement l'expansion de l'espace-temps ne s'achèverait jamais, mais elle irait en s'accélérant. En 1997, cette idée n'éveilla guère l'enthousiasme des théoriciens du CERN. Pendant plus d'un an cette hypothèse n'eut donc aucun écho.

liens: grindaizer.blogspot.fr -grenoble-le-lhc-et-le-reste

blogg.org/blog -gabriele veneziano

3) Les supernovae lointaines.

Mais en octobre1998, une nouvelle fracassante fait le tour des laboratoires astronomiques du monde entier et la une des journaux, parmi lesquels la revue Nature, qui titre en gros caractères: "la révolution de l'année". Pourquoi tant d'agitation? La lumière émise par certaines de ces étoiles lointaines en train d'exploser montre qu'elles se situent bien plus loin que que ce que l'on croyait. La solution s'impose alors très vite, ahurissante: l'expansion de l'Univers est en train de s'accélérer. Comme propulsés par une force invisible dans le vide grandissant, étoiles et constellations s'éloignent irréversiblement les unes des autres et s'écartent de plus en plus, sans jamais revenir en arrière. Jusqu'à l'infini et que, dans un avenir immensément lointain, le ciel devienne noir pour toujours. 

Et, l'année suivante, le 26 juin 1999, les deux frères furent autorisés à présenter leur "prédiction", encore très mal acceptée par certains membres du jury, lors de leur soutenance de thèse. Il devenait alors possible d'apporter une réponse à cette question, l'une des plus troublantes qui aient hanté l'homme: le temps a-t-il eu un commencement?

4) Le grand mystère.

Avant de répondre, examinons ce phénomène très mystérieux.

*L’énergie noire est une forme hypothétique d’énergie qui remplirait tout notre Univers et qui a été indirectement mise en évidence par diverses observations astrophysiques, notammentl’accélération de l’expansion de l’Univers.

L’Univers est non seulement dans une phase d’expansion, mais aussi dans une expansion qui s’accélère.

Du fait de sa nature répulsive, l’énergie noire a tendance à accélérer l’expansion de l’Univers, plutôt que la ralentir, comme le fait la matière normale par effet attractif gravitationnel.

Une façon intuitive de visualiser l’expansion de l’Univers est de prendre l’analogie d’une toile élastique que l’on étire dans toutes les directions:

Si l’on dessine des motifs sur la toile, alors ceux-ci vont grossir en même temps qu’ils semblent s’éloigner les uns des autres lorsque l’on étire la toile.

Par contre, si au lieu de dessiner des motifs on colle sur la toile un objet rigide (une pièce de monnaie par exemple), alors, en étirant la toile, on va éloigner les objets les uns des autres, mais cette fois ils vont garder une taille constante.

C’est un processus de ce type qui est à l’œuvre avec l’expansion de l’Univers.

L’expansion de l’Univers ne signifie pas que les objets astrophysiques voient leur taille varier.

Ce n’est que leur distance mutuelle qui varie au cours du temps, et ce uniquement pour des objets suffisamment éloignés.

Historique: Historiquement, la seule forme d’énergie (hypothétique) se comportant comme de l’énergie noire était la constante cosmologique, proposée dans un autre contexte par Albert Einstein en 1916.

En 1916, date à laquelle l’expansion de l’univers n’était pas connue, Albert Einstein considérait que l’Univers devait être statique, aussi lui fallait-il introduire une nouvelle force s’opposant à la force de gravitation, afin d’expliquer pourquoi l’Univers ne s’effondrait pas sur lui-même sous sa propre force d’attraction gravitationnelle.

Le candidat idéal qui fut trouvé est la constante cosmologique Λ, qui permettait de contrebalancer l’effet attractif de la force gravitationnelle.

La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein à ses équations de la relativité générale, dans le but de rendre sa théorie compatible avec l’idée qu’il y avait alors un Univers statique.

La constante cosmologique représente une densité d’énergie constante qui remplit l’espace de façon homogène.

Elle introduit une sorte d’énergie (un champ scalaire constant) présente en tout point du continuum spatio-temporel, qui, avec un choix convenable de signe et de valeur, peut s’opposer à la gravité et modifier le profil d’évolution de la taille de l’Univers.

En 1929, Edwin Hubble observe un décalage vers le rouge (redshift) des galaxies qui témoignerait d’un Univers en expansion.

La Loi d’Hubble énonce que les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse approximativement proportionnelle à leur distance.

Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s’éloigner rapidement.

Cette loi ne concerne bien évidemment que la partie de l’Univers accessible aux observations (Univers observable).

L’extrapolation de la loi de Hubble sur des distances plus grandes est possible, mais uniquement si l’Univers demeure homogène et isotrope sur de plus grandes distances (ses propriétés ne changent pas).

C’est le principe cosmologique qui dit que l’Univers est:

homogène: l’Univers est invariant quand on se déplace dedans, son apparence générale ne dépend pas de la position de l’observateur.

isotrope: l’Univers est invariant quand on regarde dans différentes directions, son aspect ne dépend pas de la direction dans laquelle on l’observe.

La conséquence immédiate de la loi de Hubble et de l’expansion de l’Univers est que celui-ci était par le passé plus dense et donc plus chaud, et de là découle le modèle du Big Bang.

Il semblerait que, deux ans avant Hubble, Georges Lemaître avait prédit l’existence de cette loi…un nouvel exemple de la loi de Stigler.

Suite à la découverte de Hubble, Albert Einstein revient sur l’introduction de la constante cosmologique, la qualifiant de « plus grande bêtise de sa vie. »

Il est alors revenu à son équation originelle (où la constante cosmologique Λ ne figure pas), jugée plus conforme avec les observations de l’époque.

Un temps abandonnée par la cosmologie, cette constante cosmologique a été récemment remise au goût du jour après la découverte dans les années 1990 de l’accélération de l’expansion de l’Univers (mis en évidence par des mesures sur des supernovae, le fond diffus cosmologique, lentilles gravitationnelles…), et on a vu apparaître un regain d’intérêt pour cette constante cosmologique.

Elle décrirait une force ou énergie, encore hypothétique, qui accélèrerait l’expansion de l’Univers, appelée énergie sombre (ou énergie noire).

Elle demeure compatible avec l’ensemble de la théorie de la relativité générale.

Dans le cadre de la théorie d’Albert Einstein, lorsque qu’on cherche à construire un modèle cosmologique, un univers dynamique est bien plus naturel qu’un univers statique.

Elle permet donc de s’appuyer sur les lois de la Relativité Générale pour définir une sorte d’énergie invisible qui se comporte contre la force de gravitation et qui accélère l’expansion de l’Univers.

L’énergie noire se comporterait ainsi comme une force gravitationnelle répulsive.

Certains y on vu une nouvelle force de l'Univers, la cinquième après les quatre autres déjà connues. D'où le nom qu'on lui attribue parfois: la quintessence. Pour d'autres, elle a quelque chose de vaguement inquiétant, comme un "mauvais côté de la force" et lui ont donné un nom évocateur, qui pourrait servir de titre au mythique épisode VII de "Star Wars" l'énergie sombre. 

L'énergie noire reste un mystère total. Son origine et son contenu sont totalement inconnus.

*La découverte imprévue de l’expansion accélérée de l’univers en 1998 a nécessité de reconsidérer une vieille énigme de la physique et de la cosmologie, remontant aux travaux d’Einstein : celle de laconstante cosmologique.

Étroitement liée à la notion d’énergie du vide quantique, l'expansion accélérée impliquerait que plus de 70 % du contenu de l’univers est sous forme d’une énergie inconnue. Face à cette énergie inconnue, celle équivalent à la masse de la matière composant les étoiles et les cellules de notre corps apparaît comme une quantité presque négligeable. Cette énergie mystérieuse, signalant peut-être une nouvelle physique au-delà du modèle standard, a reçu le nom d’« énergie noire » (Dark energy en anglais).

Plusieurs explications théoriques ont été proposées à son sujet et ce dossier a pour but de passer en revue certaines d’entre elles, parmi les plus prometteuses. Pour cela, Futura-Sciences a interviewé l’un des grands spécialistes français de ces théories, Philippe Brax, qui a bien voulu nous faire bénéficier de ses lumières en répondant à nos questions.

En somme, tout le monde s'accorde aujourd'hui à dire que l'énergie noire est une sorte de "pression négative", une "énergie fantôme ayant des points communs avec la célèbre constante cosmologique introduite par Einstein en 1916, avant qu'il la récuse comme étant "la plus grande erreur de sa vie".

liens: sciences.blogs.liberation.fr -l'univers qui accélère vaut le nobel

futura-sciences.com/fr -définition d'accélération de l'expansion de l'univers

wikipedia.org -Accélération_de_l'expansion_de_l'Univers

clearharmony.net -l'expansion accélérée de l'univers ébranle le fondations de la physique

fr.wikipedia.org -énergie sombre

podcastscience.fm -dossiers énergie noire

boulesteix.blog.lemonde.fr -l'énergie noire

astro2009.futura-sciences.com -une-particule-cameleon-pour-expliquer-lenergie-noire

agoravox.fr -l'énergie noire contrôle les amas de galaxies

edelweiss2.in2p3.fr -expérience pour détecter les wimps  

futura-sciences.com/fr -matiere-noire-des-milliards-de-wimps-traverseraient-notre-corps-chaque-seconde

futura-sciences.com/fr -nouvelle lumiere sur l'énergie noire grâce aux cépheides

lsst.in2p3.fr/Science-LSST -l'énergie noire (télescope LLST)

amp2005.blog.lemonde -énergie noire, nouvelles particules

cavainc.blogspot.frsciences-astronomie -qu"appelle-t-on énergie sombre?

astronomienfolie.free.fr -expansion_univers_acceleration

lal.in2p3.fr -l'énergie noire (laboratoire de l'accélérateur linéaire)

planetastronomy.com -énergie noire

rsfblog.canalblog.com -nouvelles des galaxies

jp-petit.org/science -énergie noire: dossier CNRS

fin-du-monde.org -matière noire (vidéo)

science-cosmique.net -le modèle cosmologique

cosmosgate.free.fr -matière noire

http://irfu.cea.fr -énergie noire (service d'astrophysique laboratoire AIM)

cerimes.fr -energie-noire-et-matiere-noire (vidéo IAP)

apc.univ (astoparticules et cosmologie) -l'énergie noire

hal.in2p3.fr/docs -These_AGorecki (modèle standard cosmologique et énergie noire)

etudiant-scientific.forumactif.com -expansion-de-l-espace-temps

wikipedia.org/wiki -Expansion_de_l'Univers

techno-science.net -le temps pourrait devenir une dimension d'espace

5) Le dilaton et le temps imaginaire.

Après cette vision récente de l'Univers, revenons en 1998. Ce que les frère Bogdanov soutenaient à leurs interlocuteurs parmi lesquels se trouvait Gabriele Veneziano, c'était leur idée sur la possibilité qu'une fluctuation de la signature de la métrique implique nécessairement la présence dans les équations d'une nouvelle force. Il devait s'agir de ce qu'on appelle en physique théorique un "champ scalaire", présent dès la phase "quantique" de l'espace-temps, avant le Big Bang. Ce champ devait être profondément associé à la fluctuation quantique temporelle de l'Univers à ce moment-là. Une fois le Big Bang déclenché, il devait se détacher de la métrique et donc, d'abord "dilater" l'espace-temps, puis "accélérer" son expansion. Or, en physique, il existe un champ, dit "scalaire" qui ressemble un peu à ce phénomène, on l'appelle dilaton, le dilaton qui  selon certaines hypothèses de la théorie des cordes, serait apparu dès l'instant de planck. Comme l'écrit l'astrophysicien Andrew Taylor en 2008 ("in the dark universe") :"une origine possible de l'énergie noire est qu'elle pourrait être causée par des fluctuations du vide."

Selon certains théoriciens, le dilaton pourrait provenir de ce qui est appelé "une réduction dimensionnelle", c'est à dire ce qui se passe lorsqu'une des dimensions d'espace-temps disparaît. Considérons alors qu'à l'instant zéro, le temps est soumis à une telle réduction, au point de ne plus apparaître dans les équations. Comme le physicien théoricien Costas Kounnas l'a fait remarquer aux Bogdanov, , il n'y a alors pas d'autre choix que de remplacer la dimension réduite par du temps par le dilaton complexe, un champ ayant une partie réelle et une partie imaginaire pure. Et... la dilaton complexe transforme (inévitablement?) la quatrième coordonnée, le temps, en une coordonnée de temps imaginaire pur. 

liens:

champs: fr.wikipedia.org -Champ_scalaire

aalem.free.fr -CHAMPS-DE-VECTEURS

perso.ens-lyon.fr/francois.delduc -champ scalaire quantifié

futura-sciences.com -la physique des champs scalaires (l'univers-inflationnaire)

fr.wikipedia.org/wiki/Théorie du champ unifié de Heim (pas très connue ni diffusée)

dilaton: wikipedia.org -Dilaton

indico.in2p3.fr -tous noirs dans les théories (maxwell-einstein-dilaton)

ncatlab.org -dilaton

arxiv.org -dilaton au LHC

answers.com -dilaton        wordnik.com -dilaton

http://arxiv.org -le dilaton et la gravité modifiée

io9.com -dilaton prd.aps.org -au LHC,Le dilaton, un boson pseudo-Nambu-Goldstone

scribd.com -la théorie des cordes (alexandre depire) Le-dilaton

hal.archives-ouvertes -dilaton

fr.wikipedia.org -Réduction_dimensionnelle

6) Conclusion.

L'énergie noire si son existence est confirmée semble être à l'origine de l'accélération de l'espace-temps. C'est un fort indice expérimental d'une nouvelle "trace" de l'existence d'un temps autre, un temps imaginaire avant le Big Bang.  Dans l'article suivant, "l'étrange expérience d'Aspect" nous examinerons les questions que pose la "non localité" et leur interprétation comme nouvelle trace du temps imaginaire.

Mes liens pour les articles "au commencement du temps"

Autres liens: http://catalogue.polytechnique.fr/Files/p_PrincCosmo.pdf

tel.archives-ouvertes.fr -théorie des cordes: configurations dépendantes du temps (these)