[Liste d'astronomes et astrophysiciens russes fr.wikipedia.org/wiki/Liste_d%27astronomes_et_astrophysiciens_russes
Histoire des sciences : personnalités, de 1900 à nos jours: universalis.fr/classification/histoire-des-sciences/histoire-generale-des-sciences/histoire-des-sciences-personnalites-de-1900-a-nos-jours/]
1) Commençons par quelques rappels sur mon article: Le mystère du satellite Planck -Avant le Big Bang?
Pages 105 à 129 chapitre 8: l'Univers est-il rond? Ces rappels seront utiles pour la suite notamment dans le chapitre 2-1: Ces dernières interrogations se posent en particulier à propos de la courbure de l'espace et de son rôle cosmologique avec une incidence directe sur le rôle de l'énergie noire et l'existence même de cette dernière.
Page 106: le premier a avoir soulevé la question concernant la topologie de la Terre est Bernhard Riemann. Page 107: il présente devant ses pairs son mémoire d'habilitation (extrêmement difficile) que lui a choisi Carl Friedrich Gauss. Page 108: Il présente l'hypersphère à 3 dimensions qui servira de modèle à Einstein et dont Max Born dira:que "c'est l'une des plus grandes idées sur la nature du monde qui ait jamais été conçue". Page 109: Une deuxième idée de Riemann est que rien n'empêche la sphère qui représente l'Univers de changer de rayon! Il parle représentation possible de l'espace-temps en expansion (avec 100 ans d'avance). Page 110/111: Que nous dit-on sur la forme de l'Univers? Que l'espace à dimensions est plat, ce qui prend le contre-pied des idées de Riemann et d'Einstein. Sur le site de Planck, on peut lire: "Le modèle utilisé ici est le modèle de concordance qui suppose un espace plat. Si on recommence l’exercice d’ajustements des paramètres cosmologiques en ajoutant un paramètre de courbure, on constate que notre espace doit être justement plat (ce qui n'a rien à voir avec sa forme mais signifie que sa géométrie est euclidienne). L’hypothèse est précisément vérifiée puisqu'on mesure un paramètre de courbure compris entre -0.01 et +0.01.
"Quant à la géométrie, l'espace est plus plat que jamais." Mais disent les Bogdanov, la réalité des chiffres, celle des données exploitables conduisent à une interprétation différente du discours officiel. Elle prend le contre-pied de ce que martèlent depuis 2013 les équipes du satellite Planck: l'espace à 3 dimensions, selon les Bogdanov, ne peut pas être rigoureusement, exactement plat. Cela semble aussi déraisonnable que d'affirmer que la Terre est plate.
Pages 112 à 118: La forme de l'Univers: densité et densité critique. Que disent WMAP et Planck? Pour que l'espace à 3 dimensions soit exactement plat, comme les commentateurs l'affirment, il faudrait que le paramètre densité soit = 1 (le paramètre de densité est défini comme étant le rapport de la densité d'énergie correspondant à la densité critique d'énergie. Ce paramètre est noté avec la lettre grecque et est donc défini par .). Est ce la cas? Non. Les frères Boddanov citent le résultat de 9 ans d'observations WMAP: https://arxiv.org/abs/1212.5226 (https://arxiv.org/pdf/121 2.5226.pdf). Dans la table 1, on voit que le paramètre densité n'est pas égal à 1 mais à 1.037.
Et qu'en dit le satellite Planck? Voir résultats 22 mars 2013: https://arxiv.org/abs/1303.5076 (https://arxiv.org/pdf/1303.5076.pdf): l'espace à 3 dimensions n'est pas plat, mais comporte une légère courbure.
Et en France? (page 116). Sur le site du laboratoire "astroparticule et cosmologie" de l'université Paris-7, on peut lire: "Sur les plus grandes échelles (de l'ordre de 60° sur le ciel) les fluctuations de température observées, tant par COBE que par WMAP, sont plus faibles que prévues. Il est possible de ce soit juste un effet de variance cosmique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas assez de zones de cette taille dans le ciel pour fournir un échantillon statistiquement significatif. Il pourrait alors simplement s'agir d'un hasard, une fluctuation statistique sans signification particulière. Mais plusieurs équipes y ont vu une indication d'une taille finie de l’univers. La position du premier pic acoustique est compatible avec un univers spatialement plat (courbure Omega_k=0), mais la valeur préférée par l'ajustement est en fait légèrement positive (Omega_k=0.02±0.02), donnant un univers fermé mais de taille nettement plus grande que la partie visible de l'univers (l'intérieur de l'horizon). https://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/fr/le-fond-diffus-cosmologique-cmb
D'un espace plat, on est donc irrésistiblement ramené à un espace à courbure >0, c'est à dire un espace fermé... Déjà, le 17 sept 2004, les frères Bogdanov avaient demandé à Georges Ellis, si les résultats de WMAP étaient bien en faveur d'un espace à courbure >0. La réponse par mail a été "Oui c'est correct, quoique beaucoup de gens résistent à cela." Il a coécrit l’ouvrage intitulé The Large Scale Structure of Space-Time avec Stephen Hawking).
Récapitulons, Pages 118 à 121: La courbure >0 de l'espace à 3 dimensions implique que l'Univers est nécessairement "fermé"; un peu comme la Terre est fermée sur elle-même. Mais quelle est la topologie de cet espace fermé on dit "compact" (compacité)? Revenons à une caractéristique de notre espace. Il ne présente nulle part de déchirures, il est lisse et sans trous (sans failles de l'espace-temps). On dit qu'il est simplement connexe. Matts Roos, dans Introduction à la cosmologie, rappelle, à la page 264, sans états d'âme, pour citer les Bogdanov, que "notre Univers est simplement connexe." La notion de simple connexité raffine celle de connexité : là où un espace connexe est simplement « d'un seul tenant », un espace simplement connexe est de plus sans « trou » ni « poignée ».
Page 119: Dans l'article de mars 2013 (https://arxiv.org/abs/1303.5076) relatif à la topologie de l'Univers, les quelques deux cent signataires sont d'accord pour dire: "Les modèles d'espace-temps les plus simples sont globalement isotropes et simplement connexes". (http://planck.caltech.edu/pub/2013results/Planck_2013_results_26.pdf: "Thus marginalized, the limits on the radius Ri of the largest sphere inscribed in topological domain (at log-likelihood-ratio ∆lnL > −5 relative to a simply-connected flat Planck best-fit model) are: in a flat Universe, Ri > 0.92χrec for the T3 cubic torus; Ri > 0.71χrec for the T2 chimney; Ri > 0.50χrec for the T1 slab; and in a positively curved Universe, Ri > 1.03χrec for the dodecahedral space; Ri > 1.0χrec for the truncated cube; and Ri > 0.89χrec for the octahedral space. The limit for the T3 cubic torus from the matched-circles search is, consistently, Ri > 0.94χrec at 99 % confidence level."
Page 120: Selon les Bogdanov, il est tout aussi raisonnable de penser que notre Univers n'a pas de bord (cf le modeèle de Hartle Hawking qui propose par ailleurs «L'univers est né sans Dieu»).
Que peut-on tirer de tout cela? Que vraisemblablement notre espace à 3 dimensions est un espace fermé sans bord et simplement connexe (c"est à dire sans trous). Alors, quelle est la seule forme possible?
Page 120: C'est une réponse fascinante, nous disent les Bogdanov, qui représente un des plus hauts sommets des Mathématiques. Elle a été donnée par Poincaré et sera examinée dans les pages suivantes. Il faut ici rappeler que la sphère à 3 dimensions est le modèle adopté par Riemann et Einstein, ce qui incite à penser que le choix de la sphère est "le bon"?
Page 121/122: La conjecture de Poincaré. C'était une conjecture mathématique du domaine de la topologie algébrique portant sur la caractérisation d'une variété particulière, la sphère de dimension trois ; elle fut démontrée en 2003 par le Russe Grigori Perelman. On peut ainsi également l'appeler « théorème de Perelman ».Elle dit:"Un espace à 3 dimensions, fermé, sans bords et simplement connexe est nécessairement une sphère à 3 dimensions.
Pages 122 à 125: La légende de Grigory Parelman. Le mystérieux mathématicien vit reclus en compagnie de sa vieille mère à Saint Pétersbourg, non loin des quartiers dans lesquels Friedmann aimait à se promener en compagnie de son turbulent élève, Georges Gamow. Il se révèle vite un prodige. En 1982, à l'âge de 16 ans, le voilà médaille d'or des Olympiades internationales de mathématiques avec le score de 42/42. Il soutient sa thèse à 24 ans et se lance à corps perdu dans des travaux vertigineux avec alexandre alexandrov, un autre géant des mathématiques. qui a passé sa thèse sous la direction de Vladimir Fock, lui-même élève, avec Gamow, du grand Friedmann. Mais, dès 1995, il commence à battre en retraite face aux honneurs, alors que Princetown et Stanford lui font des offres à prix d'or. Il préfère retourner dans son pays natal, la Russie, refuse tout en bloc, puis c'est le silence. il ne publie plus rien pendant 7 ans. Jusqu'au jour où, en 2006, il pose sur arXiv (https://arxiv.org/pdf/math/0610903.pdf) un court article de 39 pages. C'est la conjecture de Poincaré et sa preuve.
Page 126: Depuis sa victoire spectaculaire, Perelman s'est s'est de nouveau muré dans le silence . En août 006, il s'est vu offrir la médaille Fields et dans la foulée, le grand prix de d'un million d'euros de la Fondation Clay en 2010. Inébranlable et irascible, le Russe a haussé les épaules et claqué la porte à toutes les récompenses , à toutes les offres, argent et voyages compris. Et bien entendu, pas question d'interviews. L"énigmatique mathématicien proclame qu'il n'a besoin de rien...Il semble aujourd'hui, que tel Rimbaud renonçant à la poésie pour toujours, Perelman ait tourné à jamais le dos aux mathématiques. Quand à la sphère à 3 dimensions, elle nous apparaît désormais, en citant frères Bogdanov, comme "l'objet le plus naturel et le plus pur de tout l'Univers".
Page 127: Mais ici, il faut attention! Contrairement à la sphère à 3 dimensions imaginée par Einstein, dans l'approche des Bogdanov, L'hypersphère représentant l'Univers n'est pas fixe. Pourquoi? Parce que, tout comme un ballon, qui est une sphère à deux dimensions, est le bord d'un espace à trois dimensions, notre sphère à trois dimensions est le bord de l'espace-temps, qui lui, a quatre quatre dimensions. Cela signifie que cette autre dimension ne peut être autre chose ... que le temps. Et c'est pour cette raison qu'à chaque instant, la sphère tridimensionnelle représentant notre espace de tous les jours change inéluctablement de rayon. Ceci permet de comprendre pourquoi notre Univers est en expansion.
Page 128: Remarque: un modèle fermé concurrent évoquant cette cette sorte de "sphère à facettes". est ce qu'on appelle le "dodécaèdre". « L'Univers est-il fini, illusoire, conforme à l'espace dodécaédrique de Poincaré ? »: C'est l'hypothèse que soutient l’astrophysicien J.-P. Luminet.[3] (voir dans le chap. III -L’Espace dodécaédrique de Poincaré 'Une hypothèse sur la forme globale de l’Univers". Ce modèle (voir aussi irfu.cea.fr) est défendu depuis des années par un petit groupe en France: "Se fondant sur la possibilité que l’espace ait une courbure positive, et en calculant certains modes vibrationnels de l’espace pour simuler le spectre de puissance, certains auteurs de la présente étude [réf. 2] avaient déjà proposé en octobre 2003 que la topologie multi-connexe de l’espace dodécaédrique de Poincaré (PDS, figure 1) était favorisée par les données de WMAP, au détriment de l’espace simplement connexe, plat et infini stipulé par le modèle de concordance. [...] Vivons-nous réellement dans un espace dodécaédrique de Poincaré ? Des contraintes expérimentales futures pour ou contre le modèle seront certainement nécessaires, mais les indices en faveur d’un signal topologique PDS dans les données WMAP s’accumulent. Pour faire avancer le débat, les futures données du satellite européen Planck Surveyor (lancement prévu en juillet 2008) sont attendues avec impatience."
Mais il semble, selon les Bogdanov que ce modèle soit peu réaliste et se trouve aujourd'hui disqualifié par les observations, celles de Planck en particulier. Il affirme, de façon arbitraire , que notre espace est multiconnexe et il n'a été décelé dans le rayonnement fossile ni la trace des facettes, ni celles des cercles tant espérées par les auteurs de ce modèle. A suivre donc! (le blog de Jean-Pierre Luminet).
Si jusqu'ici, la balance semblait pencher vers un Univers plat, c'est que la courbure de la sphère susceptible de représenter l'espace à trois dimensions est infime. Et, en raison de son expansion, le rayon présumé de notre Univers observable est d'environ 50 milliards d'années-lumière. Nous sommes bel et bien dans un Univers presque plat, mais pas exactement plat. La conclusion est donc sans détour: "Si nous prenions la route droit devant nous, au terme d'immense cercle, nous finirions par revenir à notre point de départ." Mais il est impossible de visualiser la forme de cet Univers rond. Au lieu d'être, comme la Terre, une surface à deux dimensions courbée dans la troisième dimension, (Il faut préciser que l'intérieur de la sphère ne fait pas partie de la sphère), notre espace ordinaire (l'Univers) doit être vue comme une surface à trois dimensions courbée dans une quatrième dimension. Autrement dit, nous existons non pas sur, mais dans la surface à trois dimensions de la sphère. D'où l'impossibilité de la voir depuis l'extérieur. Mais la conclusion qui semble solidement établie, c'est que de même que la Terre est ronde, l'Univers tout entier est rond. Comme on l'a vu en page 120, La position du premier pic acoustique est compatible avec un univers spatialement plat (courbure Omega_k=0), mais la valeur préférée par l'ajustement est en fait légèrement positive (Omega_k=0.02±0.02), donnant un univers fermé mais de taille nettement plus grande que la partie visible de l'univers (l'intérieur de l'horizon).
2) Le mystère du satellite Planck: "ma lecture" de la postface par Luis Gonzalez-Mestres.
2-1 Questionnement?
Les deux disciplines connexes que sont la "physique des particules" et la "cosmologie" s'efforcent de scruter à la fois la structure profonde du temps, de l'espace et de la matière et l'origine ultime de notre Univers.
Mais alors les questions émergent. Les particules dites "élémentaires" sont-elles vraiment élémentaires? Comment l'Univers a-t-il émergé y a-t-il eu "quelque chose" avant le Big Bang? Faut-i modifier la description standard de la naissance de l'Univers? Les lois de la physique telles que nous les connaissons restent-elles valables à l'échelle de Planck ou cèdent-elles la place à des lois plus fondamentales dont nous ne percevons que des images approximatives? Et, quelle que soit la réponse, quelle est l'origine ultime des lois de la physique? ... Ou encore, si la particule découverte au CERN en 2012 s'avérait être un boson de HIGGS différent de celui du modèle standard des interactions électro-faibles, à quelle interaction pourrait-il correspondre? De quel champ scalaire serait-elle l'expression?
Et pour interpréter les données de Planck ou d'AMS (spectromètre magnétique Alpha et voir La spectrométrie de masse par accélérateur ( AMS )), faut-il chercher des solutions qu-delà du cadre existant en osant entreprendre une nouvelle démarche théorique et phénoménologique? Ces dernières interrogations se posent en particulier à propos de la courbure de l'espace (dont je viens de rappeler les commentaire que cela m'a inspiré au chapitre 1) et de son rôle cosmologique avec une incidence directe sur le rôle de l'énergie noire et l'existence même de cette dernière.
2-2 Energie noire, matière sombre et géométrie.
Poursuivons la lecture de cette postface présentée par Luis Gonzalez-Mestres avec les résultats de Planck dont les Bogdanov écrivent: "La collaboration Planck" présente d'emblée l'analyse de ses résultats en termes du modèle ΛCDM (Λ pour la constants cosmologique source de l'énergie noire, et CDM, cold darm matter, pour la matière sombre dite froide (lente par rapport à la lumière)." C'est le modèle cosmologique du Big Bang paramétré par une constante cosmologique notée par la lettre grecque Λ et associée à la matière noire froide. Il est souvent appelé modèle standard du Big Bang, Un autre enjeu majeur serait d'expliquer la valeur mesurée de la constante mesurant le rapport entre les vitesses relatives des galaxies et leurs distances, la constante H (constante de Hubble). Les Bogdanov, notent qu'il serait plus équitable d'attribuer conjointement la paternité de la loi de Hubble-Le Maître (anciennement loi de Hubble) à Knut Lundmark (1889 - 1958), Georges LeMaître (ce qui est maintenant le cas), et Edwin Hubble. En effet, "intéressé par la structure de l'univers proche, il assimilera suffisamment de relativité générale pour tenter de tester observationnellement le modèle cosmologique de Willem de Sitter (désormais appelé univers de de Sitter) en confrontant l'équivalent de la loi de Hubble (qui n'avait pas encore été écrite en tant que phénomène lié à l'expansion de l'Univers) aux amas globulaires du voisinage de notre Voie lactée".) Voir notes du bas de la page 187.
note 1: Knut Lundmark: La détermination de la courbure de l'espace-temps dans le monde de Sitter
note 2; George LeMaître: Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1927ASSB...47...49L&defaultprint=YES&filetype=.pdf]
note 3: Hubble, Edwin: Une relation entre la distance et la vitesse radiale parmi les nébuleuses extra-galactiques (pnas.org/content/15/3/168)
Dans l'analyse basée sur le modèle ΛCDM,considéré comme modèle standard par la collaboration Planck, la valeur de H est avec, pour l'essentiel, des apports (qui s'ajoutent) de l'énergie sombre (énergie noire) (69,2%). de la matière sombre (25,9%). La matière ordinaire, du type de celle que nous pouvons percevoir, compterait pour moins de 5%. Ainsi, le terme lié à la courbure de l'espace serait très petit, ce qui amène la collaboration Planck à écrire: "Quant à la géométrie, l'espace est plus plat que jamais." Mais sait-on ce que c'est que la matière sombre et l'énergie noire? Sabine Hossenfelder a diffusé une vidéo [https://backreaction.blogspot.com/2019/11/what-is-dark-energy.html?fbclid=IwAR0qFFKg8jO9wiOeeUf37BMg2wgQUUjvN3LHaez9Qboobj71VnkoaDI-y7s] qui explique le problème: "Qu'est-ce que l'énergie noire? Quelle est la différence entre l'énergie noire et la matière noire? Qu'est-ce que l'énergie noire a à voir avec la constante cosmologique et la constante cosmologique est-elle vraiment la pire prédiction de tous les temps? À la fin de cette vidéo, vous saurez". J'avoue que même après cette vidéo, je ne sais toujours pas.
Par contre, on peut noter les recherches sur la détection de la matière sombre galactique avec un extrait du livre XXIV Conférence internationale sur la physique des hautes énergies (pp.1222-1228) où sont mentionnés les Détecteurs Cryogéniques: Statut et Perspective par Luis Gonzalez-Mestres et D. Perret-Gallix. Ces derniers ont inventé un détecteur de cette matière sombre, le bolomètre luminescent ou bolomètre scintillant actuellement utilisé par l'expérience cresst au laboratoire souterrain de Gran Sasso: L’expérience CRESST recherche directement les particules de matière noire par diffusion élastique des noyaux. Les noyaux sont dans l'absorbeur d'un détecteur cryogénique, capable de détecter la faible énergie du noyau en recul qui a été frappée par une particule de matière noire entrante (Voir aussi Développement de bolomètres luminescents et détecteurs de lumière...et Contribution au développement de détecteurs bolométriques (1995-2010) par Pierre de Marcillac). Avec Luis Gonzalez-Mestres, souhaitons "la meilleure réussite aux expériences de détection directe de ces possibles nouvelles particules (« WIMPs? », même si pour le moment la circonspection lui semble devoir être la règle dans la mesure où aucune expérience dans les grands accélérateurs n'a pu à ce jour les mettre à l'évidence."
Quant à l'énergie noire dans sa version actuelle, elle a été introduite pour tenter d'expliquer diverses observations astrophysiques, notamment l'accélération de l'expansion de l'Univers (augmentation de la valeur de H avec le temps) détectée au tournant du xxie siècle. Mais un tel rajout était-il la meilleure option, a fortiori sous la forme d'un objet aussi mal compris que la constante cosmologique? La question a déjà été évoquée avec Sabine Hossenfelder, mais si comme le confirme le site futura-sciences.com, L'existence de la matière et de l'énergie noires est consolidée, "Nous avons une nouvelle physique qui reste problématique. Malgré tout, les données de Planck sont toujours un peu en tension avec les données des supernovae SN Ia en particulier, quand il s'agit de déterminer la valeur de la constante de Hubble et donc la vitesse d'expansion de l'univers et la nature de l'hypothétique énergie noire". [...] CE QU'IL FAUT RETENIR: Les résultats définitifs des analyses des données de la mission Planck concernant le rayonnement fossile viennent d'être publiés et ils consolident encore plus le modèle standard en cosmologie, c’est-à-dire celui décrit par les fameuses équations déduites des équations de la relativité générale via une métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW).
En l’occurrence, c'est celle d’un espace-temps de géométrie homogène, sans anisotropie ni rotation mesurable et sans courbure spatiale à la précision des mesures là aussi.
L'univers contiendrait bien de la matière noire, qui ne semble pas pouvoir être formée de neutrinos stériles et posséderait une vraie constante cosmologique dont la nature reste là aussi inconnue.
Si les données de Planck sont toujours favorables à l’existence d’une phase d’inflation et permettent de faire le tri entre les différentes théories proposées pour la produire (certaines des plus simples restent en lice), il n’y a toujours pas de détection des fameux modes B de la polarisation du rayonnement fossile spécifique à l’inflation et qui en serait une preuve très convaincante.
Malgré tout, les données de Planck sont toujours un peu en tension avec les données des supernovae en particulier quand il s’agit de déterminer la valeur de la constante de Hubble et donc la vitesse d’expansion de l’univers et la nature de l’hypothétique énergie noire.
Les deux déterminations diffèrent d’environ 7 % alors que les incertitudes des deux méthodes sont estimées à 1 ou 2 %. Visiblement quelque chose cloche même s'il ne faut pas s’attendre à une révolution future de notre modèle cosmologique standard que l’on continue à appeler un modèle de concordance étant donné justement l’accord entre les diverses mesures concernant ses caractéristiques.
De la nouvelle physique est donc peut-être cachée quelque part à moins que ce ne soit une erreur pas facile à déceler mais bien réelle dans les mesures comme ce fut le cas avec l’affaire des neutrinos transluminiques."
Dans futura-sciences.com il est dit aussi que La valeur de la fameuse constante de Hubble, reliée à l'accélération du cosmos observable, n'est pas la même selon qu'on la déduit des observations du rayonnement fossile ou des supernovae. L'introduction d'une nouvelle physique basée sur la théorie des cordes pourrait éliminer ce désaccord en rendant l'énergie noire variable." et plus loin, "On pouvait toutefois tenter de modifier l'explication apportée à l'accélération récente de l'expansion de l'univers observable. Rappelons que cette accélération peut faire intervenir de l'énergie noire mais ce n'est nullement une nécessité, de sorte que découvrir que l'énergie noire n'existe pas ne remettrait pas en cause l'attribution du prix Nobel de physique aux découvreurs de cette accélération, Adam Riess, Brian Schmidt et Saul Perlmutter" [...] Toutefois, une équipe de cosmologistes vient de publier un article disponible en accès libre sur arXiv qui apporte une solution à l'énigme des mesures de Planck et Hubble en remettant en cause ces idées (Il s'agit de L'énergie noire précoce (EDE) qui se comporte tôt ou tard comme une constante cosmologique ( z ≳ 3000), puis se dilue comme un rayonnement ou plus rapidement peut résoudre la tension de Hubble. Dans ces modèles, l'horizon sonore au découplage est réduit, ce qui donne une valeur plus grande du paramètre de Hubble
H 0 déduit du fond de champ cosmique à micro-ondes (CMB). [...] "En pratique, ces champs se comportent comme une vraie constante cosmologique au début de l'histoire du cosmos observable mais cette constante ne l'est plus ensuite et elle évolue dans le temps. [...]Comme on l'a dit, c'est bien le cas, mais cela ne suffit pas pour en conclure que nous avons résolu l'énigme, d'autant plus que plusieurs scénarios d'axiverse sont possibles. Les cosmologistes travaillent donc pour obtenir de nouvelles prédictions testables qui feraient la différence entre les modèles et qui permettraient de les départager dans un avenir plus ou moins proche. Les chercheurs pensent en particulier aux flots de nouvelles données que devraient fournir le LSST et le satellite Euclid.[...] CE QU'IL FAUT RETENIR
Personne ne sait vraiment quelle est la cause de l'accélération de l'expansion du cosmos observable qui a débuté il y a quelques milliards d'années. Elle se décrit dans le modèle cosmologique standard par une constante cosmologique qui ne change ni dans le temps ni dans l'espace. On peut l'étudier avec des mesures de la constante de Hubble et l'expliquer en introduisant la notion d'énergie noire.
Hubble et Planck fournissent des valeurs divergentes, ce qui suggère qu'il faut remettre en cause la description de la constante cosmologie mais ça n'est pas simple. Il semble qu'une constante cosmologique variable dans le temps, produite par de nouveaux champs de particules scalaires, venant notamment de la théorie des supercordes, élimine cette divergence tout en conservant les succès du modèle standard en cosmologie.
Une solution? ---> Une nouvelle théorie unifie matière noire et énergie noire: Un physicien de l’université d’Oxford a peut-être résolu l’une des plus grandes questions de la physique moderne, au sein d’une nouvelle étude réunissant matière noire et énergie noire en un seul phénomène : un fluide qui possède une masse négative. Cette nouvelle théorie étonnante pourrait également confirmer une prédiction faite par Einstein il y a 100 ans. [...] "L’existence de matière négative avait déjà été exclue, car les scientifiques pensaient qu’elle deviendrait moins dense à mesure que l’Univers se dilaterait, allant à l’encontre des observations suggérant que l’énergie noire conserve sa densité avec le temps. Cependant, les recherches de Farnes appliquent un « tenseur de création », qui permet de créer en permanence des masses négatives."
Nous avons vu précédemment qu'à propos de l'énergie noire, Luis Gonzalez-Mestres s'est posé la question: "Mais un tel rajout était-il la meilleure option, a fortiori sous la forme d'un objet aussi mal compris que la constante cosmologique?" "Et si la solution principale résidait tout simplement dans une meilleure description de l'espace et du temps au niveau le plus fondamental?" - se demande-t-il ensuite. Y compris en ce qui concerne le rôle de la courbure de l'espace dans l'évolution de l'Univers.
Ainsi, sur le site mediapart.fr/scientia/blog on peut lire: "Cosmologie : l'indispensable débat" - "Quel est l'état actuel de la Cosmologie suite aux observations récentes ? Notre article « Un nouveau blog de Cosmologie » sur le blog La Science au XXI Siècle, faisant état de la création du blog Cosmologie de Luis Gonzalez-Mestres, souligne le caractère exceptionnel du « contexte actuel où les données nouvelles, les inconnues et les interrogations apparaissent de nature à bousculer profondément des certitudes installées sur l'Univers primordial »."
2-3) Alors, Vers une nouvelle cosmologie?
Pour lire cette postface par Luis Gonzalez-Mestres concernant les cosmologie et surtout les spineurs que connais mal, j'ai sélectionné, pour m'aider à comprendre, les sites suivants:
- blogs.mediapart.fr/cosmologie/blog
- Quelques éléments de base sur mes groupes SO(3), SU(2), SL(2,c)
La théorie de l'électron de Dirac et les nombreux travaux qui lui ont fait suite ont conduit au constat que les particules dites de "spin 1/2 (moment angulaire = constante de Planck/ ) telles que le proton, le neutron, l'électron, le muon, les neutrinos, les quarks...ne perçoivent pas le temps et l'espace de la même façon que nos expériences de laboratoire courantes.
"Leurs fonction d'onde quantiques, des spineurs à deux composantes complexes, changent de signe par une rotation de 360°, qui pourtant, est supposées rétablir exactement l'état initial dans notre vue conventionnelle de l'espace".
[Pour un vecteur, une rotation de 360 degrés redonne le même vecteur ; par contre, pour un spineur, une rotation à 360 degrés transforme le spineur en son opposé. Il faut une rotation de 720 degrés pour qu'un spineur retrouve ses coordonnées initiales ; cette propriété modélise celle du spin en physique quantique].
[royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1928.0023 La théorie de l'électron de Dirac: du 1er fev 1928]. Rentrons maintenant dans le monde des spineurs.
La physique théorique, et en particulier la mécanique quantique, analyse les propriétés de la matière à travers des symétries et des groupes de symétrie qu'elle relie à des lois d'invariance et de conservation. Dans l'article Les Principes d’invariance et lois de la nature d’après Weyl et Wigner, ces derniers écrivent: "nous entendons montrer que les principes d’invariance interviennent de manière essentielle pour caractériser les lois de la nature en physique" . Le théorème de Noether "exprime l'équivalence qui existe entre les lois de conservation et l'invariance du lagrangien d'un système par certaines transformations (appelées symétries) des coordonnées. Démontré en 1915 et publié en 1918 par la mathématicienne Emmy Noether à Göttingen, ce théorème fut qualifié par Albert Einstein de « monument de la pensée mathématique » dans une lettre envoyée à David Hilbert en vue de soutenir la carrière de la mathématicienne.
Il est abondamment utilisé aujourd'hui par la physique théorique, où tout phénomène est abordé, chaque fois que possible, en matière de symétrie d'espace, de charges électriques, et même de temps."
C'est ainsi que l'invariance des lois de la physique par rapport à des translations de l'espace conduit à la conservation de la quantité de mouvement. Il en est de même du moment angulaire, associé aux rotations (qui devient en mécanique quantique --->).. Et, lorsque les spins demi-entiers sont pris en considération, au groupe standard des rotations d'espace, qui, conformément à notre intuition quotidienne, fait tourner les figures et les vecteurs autour d'une droite, appelée axe, et selon un certain angle, se substitue le groupe spécial SU(2) agissant sur les spineurs. Ce dernier "contient deux fois" le groupe des rotations et en constitue une extension. A la transformation d'identité du groupe de rotations de l'espace ordinaire, correspondent deux transformations de SU(2). Dans l'espace ordinaire, l'identité est une rotation de 360°, mais comme on l'a vu au chapitre 1-3-1) avec la théorie de l'électron de Dirac, pour un vecteur, une rotation de 360 degrés (qui est alors l'identité) redonne le même vecteur; par contre, pour un spineur, une rotation à 360 degrés transforme le spineur en son opposé. Il faut une rotation de 720 degrés pour qu'un spineur retrouve ses coordonnées initiales; cette propriété modélise celle du spin en physique quantique.
[Matrice de rotation dans wikipédia pour l'espace ordinaire: "En mathématiques, et plus précisément en algèbre linéaire, une matrice de rotation Q est une matrice orthogonale de déterminant 1, ce qui peut s'exprimer par les équations suivantes : QtQ = I = QQt et det Q = 1, où Qt est la matrice transposée de Q, et I est la matrice identité"].
Un spineur est formé de deux composantes complexes ξ=( ba) sur lequel agit le Groupe spécial linéaire complexe SU(2) qui est explicitement :
-
.
-
(où i est « l’unité imaginaire »). Les matrices (dites « matrices de Pauli ») sont souvent utilisées en mécanique quantique pour représenter le spin des particules.
Agissant sur les deux composantes complexes du spineur ξ= ( p n), une transformation de SU(2) laisse invariant le carré du module du spineur (la somme des modules au carré de ses deux composantes). Le carré du module d'un nombre complexe (égal au carré de ) est à son tour la somme des carrés de deux nombres réels dont il est formé (partie réelle et partie imaginaire). Il s'agit donc de sélectionner les transformations linéaires qui laissent invariante la somme a2+b2+c2+d2. Sont exclues ici toutes les transformations qui consistent à multiplier simultanément tous les spineurs par un même facteur de phase complexe. Ces transformations forment elles-mêmes un groupe séparé. Une transformation de SU(2) peut alors d'écrire sous la forme U =exp[i/2(θxσx+θyσy+θzσz)]. Le symbole exp désigne définit la fonction exponentielle définie à partir du nombre e et on définit l'exponentielle d'une matrice par une simple généralisation de la série de puissances habituelle.
Les axes x , y, z, correspondent à trois directions de notre espace conventionnel. θx, θy, θz sont les paramètres angulaires de la rotation. σx, σy, σz sont les trois matrices de Pauli, développées par Wolfgang Pauli, et qui forment, au facteur i près, une base de l'algèbre de Lie du groupe SU(2).
Elles sont définies comme l'ensemble de matrices complexes de dimensions 2 × 2 suivantes: . :
-
Si on prend θx = θy = 0, alors la transformation U devient une rotation R(θz) d'un angle θz autour de l'axe z. Pour une rotation de 360° (θz= 2π), on obtient R(2π)=
[ -1 0 0 -1 ]. Un spineur change de signe sous l'effet d'une telle rotation; comme on l'avait vu au début de ce chapitre. Mais qu'en est-il des vecteurs de notre espace quotidien? A partir d'un spineur tel que ξ=( ba) et de trois matrices σ, il facile de construire les trois composantes Vx, Vy, Vz d'un vecteur par de simples contractions matricielles. Par exemple, (formule 1): Vz = ξconjuguéσzξ = | α |² - | β |² où ξconjugué est le spineur hermitique conjugué de ξ. ξconjugué = ( α* β* ), α*et β* étant les complexes conjugués de α et β [soit respectivement (a - ib) et (c - id)].
Nous voyons donc qu'un vecteur doit être invariant par une rotation de 360° qui change pourtant le signe d'un spineur. En effet, même si α et β changent de signe dans la formule 1 qui précède, ce n'est pas le cas de Vz car | α |² - | β |² reste inchangé. Les spineurs des particules élémentaires incarnent donc une vue de l'espace "plus fine" que les vecteurs de notre géométrie quotidienne. Mais si le spineur contient 2 nombres complexes, donc 4 nombres réels, n'est-il pas normal d'associer au temps la quantième composante? se demande Luis Gonzalez-Mestres. Et c'est ce qu'il va faire, comme va le voir dans le chapitre suivant.
Dans ce schéma cosmologique, le module au carré du spineur ξ, on a: | ξ |² = ξconjuguéξ = | α |² + | β |², qui est invariant par rapport aux transformations de SU(2) donc par rapport aux rotations de l'espace. C'est le module | ξ | ou de manière plus générale une fonction de | ξ | qu'il est alors possible de choisir en tant que variable temporelle. Et si, se demande à nouveau Luis Gonzalez-Mestres, le véritable espace-temps cosmologique était basé sur cette structure spinorielle que "voient" les particules élémentaires? A la différence de notre description courante qui utilise 4 nombres réels (le temps et 3 coordonnées d'espace), un spineur d'espace-temps comporterait 2 composantes complexes avec 2 nombres réels associés à chaque nombre complexe. Depuis 1996, Luis Gonzalez-Mestres a proposé l'usage à l'échelle cosmologique d'un tel espace-temps spinoriel, possible "reliquat" de l'avant-big bang [voir https://arxiv.org/pdf/hep-ph/9610474.pdf:
Implications physiques et cosmologiques d'une classe éventuelle de particules capables de voyager plus vite que la lumière]: "Si l'invariance de Lorentz n'est qu'une propriété approximative d'équations décrivant un secteur de la matière au-dessus d'une échelle de distance critique, la vitesse de la lumière c ne sera pas nécessairement la seule vitesse critique dans le vide. Il peut exister des secteurs supraluminaux de la matière liés à de nouveaux degrés de liberté non encore découverts expérimentalement. Les nouvelles particules ne seraient pas des tachyons: elles pourraient ressentir différents espaces-temps minkowskiens avec des vitesses critiques bien supérieures à c et se comporter cinématiquement comme des particules ordinaires, à l’exception de la différence de vitesse critique. Nous présentons une discussion sur les implications physiques (théoriques et expérimentales) et cosmologiques possibles d'un tel scénario, en supposant que les secteurs supraluminaux se couplent faiblement à la matière ordinaire"]. Le temps cosmique t, l'âge de l'Univers est, dans cette approche, le module (dans le sens de généralisation de longueur ou de taille) du spineur, ou une fonction du module, par exemple le carré de ce module. Notre espace à un temps donné correspondrait à l'ensemble des spineurs ayant même module. la seule échelle physique disponible serait celle des temps, qui devient de fait celle des distances effectives. Dans cet espace-temps spinoriel, la loi de Hubble, H(t) = 1/t () est automatiquement obtenue sans apport d'énergie noire, à la différence du modèle standard, et avant introduction de la matière conventionnelle, d'une échelle de distances, de la gravité, d'une vitesse critique, de la gravitation...C'est un résultat satisfaisant du point de vue observationnel et phénoménologique puisque les analyses récentes de Planck suggèrent une valeur proche de 0,96 pour le rapport H x t. Mais contrairement aux équations de Friedmann conventionnelles, le terme associé à la courbure de l'espace permet de produire à lui seul une valeur de H pratiquement identique à celle qui est observée. La loi H(t) x t = 1 est alors purement géométrique. C'est le reflet d'un équilibre profond entre la géométrie de l'espace-temps et et une matière (ou pré-matière) primordiale qui dominerait alorsla structure interne du vide physique qui est l'état fondamental de la matière (énergie du point zéro) et dont l'apparition aurait précédé le Big Bang. [voir blogs.mediapart.fr: Pré-big bang, vide et cosmologies non-cycliques et Pré-big bang, physique fondamentale et cosmologies non-cycliques]. C'est ce qui a amené Luis Gonzalez-Mestres à émettre la conjecture: "sauf pour d'éventuelles petites corrections, la relation H(t) = 1 constitue la limite asymptotique de l'expansion de l'Univers lorsque le temps cosmique t tend vers l'infini" (voir Planck data, spinorial space-time and asymptotic Universe).
C'est ainsi qu'il est possible d'interpréter l'accélération observée de l'Univers sans recourir à l'énergie noire conventionnelle. La matière ordinaire, une fois crée (dans l'après-Big-Bang?), la matière ordinaire oppose une résistance (par la gravitation) à ce processus préexistant d'expansion de l'espace en ralentissant l'expansion. Mais au fur et à mesure que sa densité diminue, cette réaction de résistance s'affaiblit et la géométrie initiale redevient le facteur dominant et le produit H x t tend à se rapprocher de la valeur géométrique H x t = 1, ce qui correspond à la valeur observée (environ 0.96). Quant à la relativité, elle reste ici valable pour la matière ordinaire dans la limite de basse énergie et à des échelles pas trop éloignées de l'observateur. C'est le cadre global à l'échelle de l'Univers qui change dans cette nouvelle description de l'espace-temps envisagée par Luis Gonzalez-Mestres . Cet espace-temps spinoriel cosmique permet de définir pour chaque observateur une direction d'espace privilégiée. Cette propriété, associée à la violation de parité peut sans doute conduire à des signature cosmologiques (invalidée depuis?) observables,susceptibles d'être contenues dans les données de Planck.
Mais cette limite asymptotique de H X t = 1 n'interdit pas l'existence de formes d'énergie noire dont le poids diminuerait en même temps que la densité de matière. Ce serait le cas d'approches où la théorie quantique des champs standard ne serait qu'une approximation à basse énergie d'une dynamique plus globale.Les particules dites "élémentaires" sont-elles autre chose que des excitations de ce qui est appelé "(podcastscience.fm:vide" ou (wikipedia.org/wiki; Vide, mais dont on sait qu'il n'est pas vide. Voir plus de détails avec la conférence pour le Nobel de Yoichiro Nambu, présentée par Giovanni Jona-Lasinio et intitulée Spontaneous symmetry breaking in particle physics: un cas de fertilisation croisée. Voir aussi arxiv.org/pdf/1110.2253.pdf: "The beginnings of spontaneous symmetry breakingin particle physics"). Le vide peut aussi être vu comme un nouveau continent à explorer: "Le vide quantique, étant rempli de quelque chose, pourrait selon cette définition ne pas appartenir à notre univers. Il pourrait par exemple constituer la matière première à partir de laquelle notre univers a été créé il y a 13.5 milliards d’années. Si ce vide est dimensionnellement plus grand que ce que l’on perçoit, avec au moins une dimension d’espace supplémentaire, alors rien ne s’opposerait à l’existence d’autres univers voisins du notre".
Tout ceci est une raison (de plus) pour dépasser les modèles standards habituels comme le modèle ΛCDM pour lequel Zevengeur explique: « ΛCDM », grandeur et décadence du modèle standard de la cosmologie, parce que (je résume), il a subi plusieurs "sauvetages". On a d'abord assisté à un sauvetage N° 1 suite à un premier un problème concernant l'homogénéité puis un second problème concernant la platitude: Afin de sauver le modèle standard, le physicien Alan Guth a imaginé en 1975 une période très brève d’expansion fulgurante de l’Univers à une vitesse largement supérieure à celle de la lumière: théorie de l’inflation cosmique. Vient ensuite un sauvetage N° 2 avec la découverte de la masse manquante due à un Troisième problème: (stabilité des galaxies), un Quatrième problème: courbure de l’espace au voisinage des amas. Un Sauvetage N° 3 en catastrophe du modèle standard est provoqué par un Cinquième problème: l’accélération de l’expansion. Pour expliquer cette accélération, les cosmologistes ont inventé un nouveau terme, celui d’Énergie Noire.
La cosmologie basée sur un espace-temps spinoriel n'est sans doute qu'un exemple parmi d'autres d'alternatives possibles aux schémas et modèles de type ΛCDM, pour lesquels il est concevable d'accepter la prise de risques qui peut faire avancer la science. Ici, Luis Gonzalez-Mestres .rappelle que si la question de la structure de l'espace-temps est essentielle, celle de la possible évolution de ces propriétés dans l'Univers primordial l'est également. C'est le sujet qui a été abordé Par les frères Igor et Grichka Bogdanoff dans leurs thèses (Thèse de Grichka Bogdanov,Thèse de Igor Bogdanov) voir chapitre suivant 2-3-4.
Pour terminer ce chapitre voici d'autres alternatives:
.wikipedia.org/wiki/Cosmologie_non_standard: Cosmologies non-standard
astronomia.fr/seminaires/annee1213/nouvelleCosmo.php: Cosmologie alternative.
astrosurf.com/luxorion/cosmos-alternatives.htm: Les cosmologies alternatives.
wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_MOND: La théorie de la dynamique newtonienne modifiée (Modified Newtonian dynamics) ou théorie MOND est une théorie physique, adaptée de la mécanique classique, proposée pour expliquer le problème de la courbe de rotation plate des galaxies spirales. Elle constitue une alternative au concept de matière noire, dont l'existence n'a toujours pas pu être mise en évidence. (voir aussi bonnetbidaud.free.fr/ce/cosmo2006/pdf/Cosmo2006_CE439p46b_nocover.pdf)
trustmyscience.com/nouvelle-theorie-unifie-matiere-noire-energie-noire/: Une nouvelle théorie unifie matière noire et énergie noire.
wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_cosmologique_bi-m%C3%A9trique: modèle cosmologique bi-métrique
Vers une nouvelle physique?
1) consentino.unblog.fr/2016/10/27/attention-lacceleration-de-lexpansion-non-confirmee/:
L’accélération de l’expansion de l’Univers NON confirmée?!… 24 octobre, 2016 mario cosentino
phys.org/news/2016-11-theory-gravity-dark.html: La nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer la matière noire.
(cette « RÉVOLUTION » nos conceptions concernant l’ ESPACE, le TEMPS et la GRAVITE risquent de changer de façon RADICALE. Les nouveaux PARADIGMES de la NOUVELLE COSMOLOGIE DE DEMAIN POURRAIENT ÊTRE LES SUIVANTS:
PARADIGME N°1:LA THÉORIE DE L’INFORMATION »
Notre Univers fonctionnerait avec un « ORDRE SOUS-JACENT » qui nous serait invisible.Cet « espace sous-jacent » utiliserait des « bits » ou des « qubits ». Pour aller à l’essentiel nous sommes de plus en plus de scientifiques pour dire que notre Univers fonctionnerait COMME UN GIGANTESQUE ORDINATEUR…
PARADIGME N°2: LA GRAVITATION DE NEWTON MODIFIÉE PAR LA THÉORIE DE L’INFORMATION
PARADIGME N°3: LA MATIÈRE NOIRE)
consentino.unblog.fr/2016/10/27/attention-lacceleration-de-lexpansion-non-confirmee/: Attention, l'accélération de l'expansion de l'Univers NON confirmée
2) genci.fr/sites/default/files/PETAFLOPS_JM_ALIMI.pdf: Astrophysique, raisons d'être du calcul haute performance? (en.wikipedia.org/wiki/Fine-tuned_universe, modified gravity, Somes aspects of modified gravity models, Modified gravity theories and recent constraints)
3) futura-sciences.com/sciences/actualites/energie-sombre-energie-noire-quasars-revelent-ils-nouvelle-physique-38137/: Énergie noire : les quasars révèlent-ils une nouvelle physique ?
4) hal.archives-ouvertes.fr/hal-00165345/document: Le problème de la constante cosmologique
5) phys.org/news/2016-11-theory-gravity-dark.html: La nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer la matière noire (arxiv.org/abs/1001.0785 ou en.pdf: https://arxiv.org/pdf/1001.0785.pdf): Sur l'origine de la gravité et les lois de Newton par Erik P. Verlinde.
consentino.unblog.fr/: « Crise En Cosmologie »: Une Convergence Des « Signes Annonciateurs » Nous Indiquent Que « Quelque Chose » De Spectaculaire Devra Étre Annoncée Très,Très Prochainement… 29 novembre, 2019
Une autre vision est celle de Laurent Nottale, qui pourrait concilier relativité et mécanique quantique?
luth.obspm.fr/~luthier/nottale/arloidechelle.pdf: Relativité d'échelle, non différentiabilité et espace-temps fractal
sboisse.free.fr/science/cosmologie/rel_fractale.php: La théorie de la relativité fractale, ou encore de la relativité d'échelle, a pour but de mettre un terme à l'opposition traditionnelle relativité-mécanique quantique. Cette approche change profondément notre cadre de pensée.
2-3-4) Et l'inflation? ... L'approche des frères Bogdanov.
Comme on l'a vu à plusieurs reprises et au chapitre précédent avec le sauvetage N° 1, c'est pour s'affranchir du problème des horizons que la cosmologie standard a recours à ce mécanisme ad hoc, phase incroyablement accélérée de l'accélération de l'expansion de l'Univers juste après le Big Bang. Mais il s'avère en réalité que les modèles d'avant-Big Bang peuvent permettre d'échapper à ces difficultés de manière plus naturelle. comme par exemple, si des constituants ultimes de la matière avaient pu avoir une vitesse critique très supérieure à celle de la lumière, comme l'explique Luis Gonzalez-Mestres danshttps://arxiv.org/abs/astro-ph/9601090 [version.pdf: arxiv.org/pdf/astro-ph/9601090.pdf] (Implications cosmologiques d'une classe possible de particules capables de voyager plus vite que la lumière): "Nous discutons des possibles implications cosmologiques d'une classe de particules "superluminales" ( qui ne seraient pas des tachyons) dans un scénario dans lequel: a) l'invariance de Lorentz n'est qu'une propriété approximative des équations d'un secteur de la matière; b) il existe plusieurs vitesses critiques de la matière dans le vide. Le scénario Big Bang et l’évolution de l’univers très ancien, ainsi que la structure à grande échelle, peuvent être fortement influencés par les nouvelles particules. Ce serait le cas aussi si l'expansion significative de l'Univers avait pu avoir lieu avant la formation de la matière conventionnelle".
D'où l'intérêt d'étudier explicitement les modèles possibles de l'avant-Big Bang contenant une dynamique nouvelle, différente de celle qui régit la physique standard des particules. Je partage l'avis de Luis Gonzalez-Mestres qui exprime et souligne, contrairement à "l'opinion dominante", qu'une "approche pionnière dans ce domaine a été construite dans les années 1990 avec les thèses des frères Bogdanov Igor (1) et Grichka (2), avec un scénario novateur: la transformation d'une métrique (généralisation d'une mesure de distance) de l'espace-temps initialement de type euclidien 'le temps contribuant à la métrique de la même manière que l'espace) qui devient, à la fin de l'évolution, la métrique standard de la relativité (avec le Big Bang?)". En relativité restreinte, avec la métrique de Minkowski, [] , le carré de l'intervalle d'espace-temps, qui généralise la notion de distance s'exprime par les carrés des différentielles des coordonnées d'espace (x, y z) et de temps (t): ds² = c² dt² - dx² - dy² - dz² (une différence Δ tend vers 0 elle devient la différentielle d). On voit donc que dans la relativité, les coordonnées de temps et d'espace apparaissent avec des signes opposés. On dit qu'il s'agit d'une pseudo-métrique de signature.
Ce type de scénario, qui correspond à une préoccupation de longue date des deux frères, rend possible de concevoir une évolution de l'Univers primordial qui rend superflu le mécanisme habituel de l'inflation. Dès le départ, leur modèle introduit un champ scalaire "moteur de la fluctuation de la métrique". Ce champ présente-t-il un rapport avec le boson de Higgs? se demande Luis Gonzalez-Mestres. Et il poursuit: Le modèle original illustre une propriété plus générale où la métrique de la relativité générale apparaît comme l'aboutissement cosmologique d'un vaste éventail de situations où le début de l'Univers a pu être régi par une autre métrique de l'espace-temps. Avec une métrique euclidienne (+, +, +, +), soit [ds² = -[(dx4)²+(dx)²+(dy)²+(dz)²] au lieu de ds² = c²dt²-(dy)²-(dy)²-(dz)²] avec dx4 = ict comme dans une métrique lorentzienne] appliquée à la cinématique des particules, le vide pourrait émettre spontanément des particules. Il deviendrait instable, ce qui tendrait à modifier la cinématique d'origine et avec elle la métrique (euclidienne d'origine) dans la nouveau vide. En effet, si l'énergie et l'impulsion obéissaient à la loi qu'on connait E²=p²vc²=m²vc(²)² (où E est l'énergie, p l'impulsion, vc une vitesse critique et m la masse de la particule), le vide pourrait générer spontanément, sans dépense d'énergie, un nombre infini de particules avec l'impulsion pvc. Ce qui est la cause de son instabilité, nous dit Luis Gonzalez-Mestres qui, déjà en 1996, avait proposé la possibilité de l'existence de particules, les superbradyons qui, de même, ont pu dominer l'Univers primordial, être instables et censées se désintégrer à terme par émission spontanée de particules ordinaires ("l'effet Tcherenkov dans le vide). ["Les superbradyons sont des particules hypothétiques avec masse et énergie réelles et positives, mais dont la vitesse critique dans le vide c' serait très supérieure à la vitesse de la lumière c[1]. Ils pourraient être les constituants ultimes de la matière. À la différence des tachyons, qui restent dans le cadre de la relativité restreinte, les superbradyons violent l'invariance de Lorentz standard. Ils peuvent obéir à une nouvelle symétrie de l'espace-temps : par exemple, une invariance de Lorentz modifiée avec c' à la place de c. Les particules actuellement considérées « élémentaires » (quarks, leptons, photon...) seraient en réalité des excitations d'un « vide » matériel, état fondamental formé à partir de la matière superbradyonique. La possible existence de cette famille de particules supraluminales a été envisagée pour la première fois par Luis Gonzalez-Mestres, physicien au CNRS, en 1995." voir aussi Vide Superbradyonique Et Enchevêtrement Quantique]. Et de surcroît, dans l'Univers primordial, après la formation de la matière conventionnelle, la production de particules ordinaires, avec c comme vitesse critique, aurait été très largement favorisée par la cinématique (voir la note 1 page 203: avec une équation du type E²-p²vc²=m²vc(²)² et v beaucoup grand que c, l'impulsion d'un super-bradyon de très haute énergie serait très inférieurs à celle des particules ordinaires de la même énergie. Ces dernières disposeraient alors d'un espace des phases (domaine des valeurs des paramètres) beaucoup plus grand). Il en résulterait une nette hégémonie de la production de ces particules. La structure de l'espace-temps et la cinématique des particules qui caractérisent la relativité restreinte conventionnelle semblent donc constituer la solution naturellement stable pour l'aboutissement de l'évolution initiale de l'Univers dans divers scénarios. C'est aussi valable dans les cosmologies nouvelles susceptibles de se substituer au Modèle standard et à l'inflation cosmique standard dont nous avons évoquées au chapitre 2-3-3. En même temps, de telles cosmologies peuvent avoir laissé des traces dans l'Univers actuel (comme les superbradyons fossiles, les signatures cosmologiques) susceptibles d'être mises en évidence par les voies expérimentale et observationnelle.
Dans le scénario des frères Bogdanov, l'approche cosmologique comporte dès le départ "une courbure positive de l'espace proche de celle générée par mon espace-temps spinoriel" écrit Luis Gonzalez-Mestres écrit ce dernier. Cette courbure serait donc antérieure au Big Bang conventionnel et pourrait vraisemblablement donner lieu selon lui à des modèles avec une relation entre la constante H et l'âge de l'Univers analogue à celle exposée dans ses travaux. Il pourrait même y avoir de possibles réalisations concrètes de l'insertion de la relativité générale dans ces géométries plus globales préexistantes!
Citons à nouveau Luis Gonzalez-Mestres: "Ce moment exceptionnel ne marque pas la fin des interrogations, mais bien au contraire une période de questionnements sans précédent. Un avenir de nouvelles explorations, de création intellectuelle et aussi de controverses plus que jamais utiles, qu'il s'agisse de la cosmologie ou de la physique des particules."
Des données atypiques de Planck fourniront peut-être l'occasion d'identifier (et étudier) des signatures dans les observations, susceptibles d'être rattachées à des approches alternatives ou d'avant-Big Bang comme celles d'Igor (1) et Grichka (2), de l'espace-temps spinoriel de Luis Gonzalez-Mestres, des superbradyons [arxiv.org/abs/0905.4146] ou de toute autre tentative pour sortir des sentiers battus. Un quatrième axe de recherche mérite d'être pris en considération, outre les missions WMAP et Planck et la recherche d'une éventuelle matière sombre galactique. Il s'agit de la détection des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie [voir el.archives-ouvertes.fr]. Luis Gonzalez-Mestres en a proposé l'analyse à des fins de vérification des principes fondamentaux de la physique (relativité, mécanique quantique...) dans son article Rayons cosmiques de haute énergie et tests des principes de base de la physique En regardant l'échelle de Planck et au-delà. Pour ce qui concerne de possibles vérifications de la vérité, il rappelle que le New York Times a évoqué sa proposition originale parue dans nytimes.com/2002/12/31/science/interpreting-the-cosmic-rays.html: [À la fin des années 1990, le Dr Luis Gonzalez-Mestres du Centre national de la recherche scientifique en France et, indépendamment, les théoriciens de Harvard, les docteurs Sheldon Glashow et Sidney Coleman, ont proposé qu'une petite violation de la relativité autoriserait les rayons cosmiques de haute énergie. pour échapper à la limite d'énergie GZK sur le voyage. '' Le ciel nous envoie-t-il un signal? '' A demandé au printemps dernier le Dr. João Magueijo, théoricien à l'Imperial College London]. J'apprends ici par Luis Gonzalez-Mestres, dans la note 2 page 206, que "L'ouvrage de Lee Smolin, "rien ne va plus en physique" attribue à tort au prix Nobel Sheldon Glashow et à Sidney Coleman mon idée originale suggérant qu'une très faible violation de la relativité restreinte avec un repère local privilégié pour produire des effets observables dans le spectre des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie (Alors que le travail de Glashow et Coleman est largement postérieur au texte de Luis Gonzalez-Mestre). Pour compléter, voir l'article du 14 avril 1997: arxiv.org/abs/physics/9704017 [arxiv.org/pdf/physics/9704017.pdf].
Ainsi les rayons cosmiques d'ultra-haute énergie peuvent être sensibles à une nouvelle physique générée à l'échelle de Planck, voire au-delà (ou plutôt en deçà?). Dans l'article du New York Times, dennis-overbye évoque des "doutes sur la relativité", mais "pourrait-on raisonnablement parles d'invalidation de la théorie si un petit écart s'avérait détectable à des énergies 100 milliards de fois supérieures à l'énergie au repos du proton? se demande Luis Gonzalez-Mestre. La relativité restreinte resterait valable dans un très vaste domaine expérimental. L'objectif serait alors de déterminer et de comprendre un cadre plus fondamental dans lequel les principes de la physique pourraient trouver leur origine.
L'approche des frères Bogdanov est une possibilité dans laquelle la relativité et la mécanique quantique sont générées par l'évolution d'Univers plus primordial. Les superbradyons, quant à eux, ne seraient pas censés satisfaire aux lois de la mécanique quantique au-delà de l'échelle de Planck. Le défi de l'avenir, c'est percer l'origine ultime de notre Univers et des lois de la physique que nous connaissons. Qu'y avait-il avant la matière ordinaire? La notion même de Big Bang peut-elle être appliquée à la formation de cette matière, ou est-ce la suite d'un processus déjà en place avant le temps de Planck, mécanisme dont Georges Lemaître estimait déjà en 1931 que "la mécanique quantique empêche de considérer la notion de temps avant qu'un "nombre suffisant de quanta" ne soit formé dans l'Univers? (idée qui a longtemps prévalu). [voir LeMaître: Débat entre science et foi]
Luis Gonzalez-Mestre rappelle dans cette postface que Grichka et Igor Bogdanov avancent une hypothèse intéressante: il s'agirait, pour l'essentiel d'information. Un chose est certaine, c'est que quelque soit le modèle de pré-Big Bang (où il est question d'entropie), le théorème de Shannon relie entropie et information. Et à son tour, la physique statistique fait de l'entropie une fonction de la température. Il en résulte que l'évolution de l'Univers vers une température de plus en plus basse s'est accompagnée de la libération d'une quantité croissante d'information.
Conclusion.
En conclusion de cette postface je rappelle les quelques commentaires par lesquels j'ai conclu ma lecture de Le mystère du satellite Planck. Qu'y avait-il avant le Big Bang? (Pages 177 à 184: Conclusion):
Mais reste le grand mystère. D'où vient le Big Bang? Pourquoi s'est-il brusquement au coeur du néant il y a 13,82 milliards d'années? Comment se fait-il qu'il soit si bien réglé au millionième de degré près? Et d'où viennent ces mystérieuses anomalies et cette incompréhensible "tâche froide" dans l'hémisphère sud? En 1990, les Bogdanov avaient écrit dans un dialogue portant sur "Dieu et la science" qu'il est possible d'appréhender l'Univers comme un message exprimé dans un code secret, une sorte de hiéroglyphe cosmique que nous commençons tout juste à vérifier. A plusieurs reprises, G. Smoot a écrit que le rayonnement fossile fait irrésistiblement penser à une sorte de "code" qu'il a appelé "ADN cosmique". Cependant, le secret de ce code n'existe pas ici. Si on espère en trouver quelques fragments, c'est avant la naissance de l'univers, comme nous l'avons vu, qu'il faudra aller chercher, avant le Big Bang. Lorsque les Bogdanov ont évoqué pour la première fois cette idée en 2004 dans "avant le Big Bang", ils ont déclenché une véritable tempête. Mais aujourd'hui, face aux limites du modèle standard, de nouvelles voies se dessinent et invitent à chercher la solution du mystère de l'Univers avant sa naissance matérielle.
Qu'y avait-il avant le Big Bang? Ce qui est certain, c'est qu'à cette époque mystérieuse, que George Gamow appelle "l'ère de Saint Augustin" la matière n'existait pas encore, pas plus que le temps et l'espace. Qu'y avait-il de l'autre côte du Mur de Planck, et y avait-il quelque chose? En fait oui. On ne peut non pas en retrouver la trace, mais le reflet indirect l'image en ombre chinoise, au coeur de la première lumière. C'est ce que les frères Bogdanov appellent "l'information initiale". Autrement dit les quantités physiques et mesurables qui jaillissent à l'instant du Big Bang. (l'énergie de l'éclair primordial, sa température, etc) leur paraissent provenir d'une quantité numérique qui existaient avant le Big Bang. En somme, avant les choses palpables, (mesurées en kilos ou en degrés) il existait quelque chose d'impalpable, qu'on ne pourra jamais toucher: l'information.On mesure celle-ci à l'aide d'une unité, les bits.
Mais alors, quel est le lien possible entre matière et information? Commençons par faire un détour en 1944 par une des plus importantes conférences de Max Planck, le fondateur de la Mécanique quantique. Celle-ci porte sur la nature de la matière: "j'ai consacré toute ma vie à la science te l'étude de la matière, et je peux dire ceci en conclusion de mes recherches sur les atomes: Il n'y a pas de matière colle telle. Toute la matière est originaire et n'existe que par les vertus d'une force qui cause les particules d'un atome à vibrer et qui soutient tut ce système atomique ensemble. Nous devons supposer derrière cette force l'existence d'un esprit conscient et intelligent. Cet esprit est la matrice de toute matière" (La nature et la matière (discours à Florence, Italie, 1944;tiré des archives de l’histoire de Max Plank, Rep. 11 N°1797).
En profitant de l'élan de Planck, comment passe-t-on de l'information à la matière? Revenons à un principe formulé par le mathématicien américain Rolph Landauer (1927 – 1999), physicien expert de l'information, compagnon de pensée de cet autre immense théoricien qu'était Claude Shannon. C'était un physicien qui a travaillé pour IBM. En 1961, il démontre que lorsque de l'information est perdue dans un circuit irréversible, elle devient de l'entropie et une quantité associée d'énergie est dissipée en chaleur. Ce principe s'applique au calcul réversible, à l'information quantique et au calcul quantique. Une de ses citations célèbres est : « L'information est physique » (C'est un principe physique relatif à la limite théorique basse de consommation d'énergie d'un système physique de calcul. Il affirme que « n'importe quelle manipulation logique irréversible d'information, telle que l'effacement d'un bit ou la fusion de deux voies de calcul, est accompagnée d'une augmentation de l'entropie en degrés de liberté non-informationnels de l'appareil de traitement de l'information ou de son environnement. Il établit que le niveau d’énergie minimal nécessaire pour effacer un bit d'information, connu sous le nom de limite de Landauer :kT ln 2 »).
Ce lien entre matière (entropie) et information été prouvé avec éclat en 2012 où une équipe de recherche de l'Université d'Augsbourg a apporté la preuve expérimentale que tout dégagement d'énergie implique implique l'effacement irréversible d'une certaine quantité d'information. Pour certains, ce principe est tellement important que c'est peut-être l'un des plus importants de ce début de XXIè siècle. C'est en tout cas ce qui permet aux Bogdanov d'aller plus loin dans l'exploration de ce qui a pu se passer avant le Big Bang.
Reposons-nous maintenant la question: D'où vient l'énergie colossale qui qui soudain se déverse sur le vide primordial il y a 13,82 milliards d'années? Quelle est la source de cette énergie dont nous voyons la formidable trace dans le rayonnement fossile? Le principe de Landauer permet aux frères Bogdanov de risquer une conjecture, qui est à la base de leurs thèses et hypothèses. Comme nous l'avons vu, de nombreux chercheurs considèrent aujourd'hui qu'au tout début du Big Bang, à l'instant de Planck, le cosmos doit être considéré comme un système en équilibre thermique. Dans ce cas, si on applique le principe de Lanfauer, il est plausible de considérer que cette formidable énergie thermique du début pourrait de l'effacement irréversible, ou plus exactement de la conversion d'une information qui, peut-être a existé avant le Big Bang. En même temps, cela pourrait expliquer pourquoi l'entropie, même si elle est faible, n'est pas nulle au moment du Big Bang, contrairement à ce qui pourrait se passer avant le Big Bang., au voisinage de la singularité initiale.
liens:
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Pré-big bang, physique fondamentale et cosmologies non-cycliques
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Direction d'espace privilégiée et espace-temps spinoriel
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Le livre de Bernard Dugué: iste-editions.fr/products/linformation-et-la-scene-du-monde L'information et la scène du monde De la philosophie à la science, l'univers des formes et des communications
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https://backreaction.blogspot.com/2019/11/how-can-we-test-theory-of-everything.html?fbclid=IwAR0pn067HVsVZaPVsC7nMmawCASvwNFqf-seVM06uWunxUxHd7qnRgIqS1k: Comment pouvons tester une théorie du tout? par Sabine Hossenfelder
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trustmyscience.com: Inflation cosmique et modèles alternatifs : une nouvelle méthode permettrait d’enfin les départager
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consentino.unblog.fr/2016/10/27/attention-lacceleration-de-lexpansion-non-confirmee/:
L’accélération de l’expansion de l’Univers NON confirmée?!… 24 octobre, 2016 mario cosentino
phys.org/news/2016-11-theory-gravity-dark.html: La nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer la matière noire.
(cette « RÉVOLUTION » nos conceptions concernant l’ ESPACE, le TEMPS et la GRAVITE risquent de changer de façon RADICALE. Les nouveaux PARADIGMES de la NOUVELLE COSMOLOGIE DE DEMAIN POURRAIENT ÊTRE LES SUIVANTS:
PARADIGME N°1:LA THÉORIE DE L’INFORMATION »
Notre Univers fonctionnerait avec un « ORDRE SOUS-JACENT » qui nous serait invisible.Cet « espace sous-jacent » utiliserait des « bits » ou des « qubits ». Pour aller à l’essentiel nous sommes de plus en plus de scientifiques pour dire que notre Univers fonctionnerait COMME UN GIGANTESQUE ORDINATEUR…
PARADIGME N°2: LA GRAVITATION DE NEWTON MODIFIÉE PAR LA THÉORIE DE L’INFORMATION
PARADIGME N°3: LA MATIÈRE NOIRE)
genci.fr/sites/default/files/PETAFLOPS_JM_ALIMI.pdf: Astrophysique, raisons d'être du calcul haute performance? (en.wikipedia.org/wiki/Fine-tuned_universe, modified gravity, Somes aspects of modified gravity models, Modified gravity theories and recent constraints)
futura-sciences.com/sciences/actualites/energie-sombre-energie-noire-quasars-revelent-ils-nouvelle-physique-38137/: Énergie noire : les quasars révèlent-ils une nouvelle physique ?
hal.archives-ouvertes.fr/hal-00165345/document: Le problème de la constante cosmologique
phys.org/news/2016-11-theory-gravity-dark.html: La nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer la matière noire (arxiv.org/abs/1001.0785 ou en.pdf: https://arxiv.org/pdf/1001.0785.pdf): Sur l'origine de la gravité et les lois de Newton par Erik P. Verlinde.
Les modèles cosmologiques Calcul spinoriel
youtube.com/watch? v=XJDOcnk8GFY: ETAT KMS mathworld.wolfram.com
Igor Novikov et Andreï Dorochkevitch Arno Allan Penzias et à Robert Woodrow WilsonGégory Chaitain Steve Carlip Vahe Gurzadyan Zee Quantum Field Theory in a Nutshell
Edward Witten Sidney Coleman Jonh Mather. Noam Chomsky (son blog noam-chomsky.fr)
Victor J. Stenger et Dieu, l'hypothèse erronée Comment la science prouve que Dieu n'existe pas Mioara_Mugur-Schächter Max Planck Claude Shannon Dr. João Magueijo Vaé Zartarian doublecause.net Vahe: Zartarian. Le site de Vahe Zartarian: co-creation.net/index.html Philippe Guillemand
jean-paul-baquiast.fr : Jean-Paul Baquiast - pour un principe matérialiste fort
Le visage de Dieu article 3) LeMaître: Débat entre science et foi
La thermodynamique La théorie de l'information entropie et information.
A mathematical theory of communication par Shannon . état Kubo-Martin-Schwinger Temps imaginaire Mur de Planck
Théoriciens de l'état KMS: Rudolph Haag, Marinus Winninck, Minoru Tomita, Masamichi Takesaki
entropologie.fr/2019/07/newton-lagrange-legendre-hamilton-poisson-et-les-autres.html?fbclid=IwAR2xkicbvxcOL1LviBO8R8a9GguzaXqu6apBI-qETkvffHYhTWFmUDv8XYk: L'homme quantique: Newton, Lagrange, Legendre, Hamilton, Poisson et les autres...
Les modèles cosmologiques Modèle standard de la cosmologie modèle ΛCDM
« ΛCDM », grandeur et décadence du modèle standard de la cosmologie modèle bi-métrique Constante cosmologique ou Λ matière noire (ne pas confondre avec l'énergie noire)
podcastscience.fm/vide wikipedia.org/wiki/Vide Vide Superbradyonique Et Enchevêtrement Quantique Les superbradyons --->(arxiv.org/abs/0905.4146)
Autres liens pour "le mystère du satellite planck": Quelques pages du livre
aphadolie.com/2017/04/13/les-freres-bogdanov-et-le-pr-luis-gonzales-mestres/: Les frères Bogdanov et le Pr Luis Gonzales-Mestres
blogs.mediapart.fr/scientia/blog/140412/biographie-de-luis-gonzalez-mestres-cnrs-candidat-au-comite-national-de-la: Biographie de Luis Gonzalez-Mestres (CNRS), candidat au Comité National de la Recherche Scientifique et le blog de Luis Gonzalez-Mestres
blogs.mediapart.fr/cosmologie/blog: Le blog cosmologie
blogs.mediapart.fr/scientia/blog/110414/bicep2-cosmologie-espace-temps-matiere-sombre-i: BICEP2, Cosmologie, espace-temps, matière sombre... (I)
blogs.mediapart.fr/cosmologie/blog/100215/planck-bicep2-et-lespace-temps-ii: Planck, BICEP2 et l'espace-temps (II)
public.planck.fr/resultats/207-geometrie-de-l-espace-et-contenu-de-notre-univers: Mission Planck -Géométrie de l'espace et contenu de notre Univers
cortecs.org/cours/cours-le-brouet-science-a-religion-degre-0-de-lepistemologie-cas-hawking-bogdanov-etc/ Science & religion – Cas Hawking, Bogdanoff, etc. 12/10 2010 Richard Monvoisin
fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Hartle-Hawking: Le modèle de Hartle-Hawking, nommé d'après James Hartle et Stephen Hawking (aussi appelé modèle d'Univers sans bord), est une proposition concernant l'état de l'univers avant l'ère de Planck. C'est une fonction d'onde de l'Univers calculée à partir de l'intégrale de chemin de Feynman
fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C3%A8tre_magn%C3%A9tique_Alpha: spectromètre magnétique alpha : caractériser les particules et antiparticules des rayons cosmiques.
trustmyscience.com/stephen-hawking-pourquoi-son-dernier-article-n-est-pas-revolutionnaire/ L’univers sans bord : le modèle de Hartle-Hawking