Forme de l'Univers Article, Signification, Explication
Le terme forme de l'Univers est le plus utile lorsqu'il désigne ou bien la forme (la courbure et la topologie) d'une section spatiale de l'Univers (« la forme de l'espace ») ou bien, de façon plus générale, la forme de l'espace-temps entier.
Pour pouvoir comprendre les concepts de la forme de l'Univers, selon le modèle standard, le lecteur devrait d'abord développer son intuition sur ce que c'est une variété différentielle, et plus précisément, sur ce que c'est une variété riemannienne.
Néanmoins, ces définitions sont abstraites. Voilà une tentative à donner au lecteur un aperçu pour développer cette intuition.
Les notions ordinaires de l'espace et du temps du lecteur sont très probablement en erreur; ce sont des constructions psychologiques développées à partir du sens commun. Ce sont des notions pratique pour la vie ordinaire, puisque elles modélisent bien la réalité sur les échelles humaines de distance et du temps, mais ceci ne suffit pas pour qu'elles soient valables.
Par exemple, le sens commun et l'observation non-technologique nous disent que le monde est grand, plat et immobile. Or, en vérité, la Terre est petite, ronde et tourne sur elle-même très rapidement (à peu près 1 700 km/h sur l'Équateur) et à son tour, elle orbite autour du Soleil (à 100 000 km/h environ). Cette réalité n'a été découverte qu'il y a quelques siècles, et il en a fallu environ un pour qu'elle soit largement acceptée.
De manière semblable, les expériences empiriques nous démontrent que l'Univers se comporte d'une façon très différente par rapport à ce que nous attendons de l'expérience ordinaire sur les échelles de longueur très petites ou très grandes, et sur les échelles de vitesse et d'énergie très élevées. Elles nous indiquent même que la géométrie locale de l'espace est modifiée par la gravité. Il est donc naturel de se demander si l'Univers peut avoir une géométrie locale (une courbure, locale, mais pareille globalement) ou globale (une topologie) sur les très grandes échelles qui soit différente de celle que nous attendons intuitivement.
Le lecteur pourrait d'abord imaginer une définition très abstraite d'un ensemble, ce qui est, en gros, une collection de points, auquel par la suite l'on rajoute plus et plus de définitions de propriétés de ces ensembles. Ces définitions incluent les façons selon lesquelles les points sont liés entre eux, et après qu'un certain nombre de définitions ont été rajoutées, l'ensemble possède des propriétés qui ressemblent à celle des notions ordinaire de l'espace, mais qui évitent certains supposés arbitraires et inutiles.
Ensuite le lecteur est invité-e à accepter l'usage des espaces à deux dimensions comme analogies pour l'espace réel à trois dimensions, parce que dans ce cas, l'intuition à trois dimensions déjà installée dans l'esprit du lecteur peut être utilisée comme un outil psychologique pour réfléchir sur les différentes possibilités d'espaces à deux dimensions. Il faut, pourtant, bien se rappeler que l'usage d'une dimension pour le développement de son intuition n'implique pas que cette troisième dimension à une quelconque sens physique. Ce n'est qu'une astuce psychologique pour imaginer les espaces de courbure et de topologie diverses.
Les coordonnées comobiles sont nécessaires pour réfléchir sur la forme de l'Univers. Dans ces coordonnées, nous pourrions imaginer l'Univers en tant qu'objet comobile, qui ne s'étend pas avec le temps, malgré le fait que l'Univers est en expansion. C'est tout simplement un choix de système de coordonnées qui facilite la compréhension du phénomène, qui ne change pas la réalité physique. Il permet la séparation de la géométrie (la forme) de la dynamique (l'expansion).
En mots simples, c'est la question si oui ou non le théorème de Pythagore est valable, ou de façon équivalente, si oui ou non les lignes parallèles restent équidistantes l'une de l'autre, dans l'espace auquel on s'intéresse.
Si nous écrivons le théorème de Pythagore comme :
En mots simples, c'est la question qui ignore le Théorème de Pythagore.
Trois espaces bi-dimensionnels qui sont plats, dans lesquels le théorème de Pythagore est valable, sont :
La troisième est fini en 2-volume, c.a.d. sa superficie est finie, mais elle n'a pas de bords et le théorème de Pythagore est valable partout. Il y a une difficulté dans l'utilisation de notre intuition de l'espace tri-dimensionnel ordinaire dans ce cas, parce que pour faire l'opération d'identification des deux bouts, en utilisant la troisième dimension comme dimension psychologique, il faut tordre le cylindre. Or, ce n'est qu'une contrainte de la méthode intuitive --- mathématiquement, et donc physiquement, cette contrainte n'est qu'un supposé arbitraire et inutile.
Le paradoxe des jumeaux de la relativité restreinte induit un paradox nouveau dans le contexte de la forme globale de l'espace. (Voir les références externes.)
Nous ne savons ni la forme locale ni la forme globale de l'espace.
Au début du XXIe siècle, nos observations à travers des télescopes montrent que la forme est environ plate, tout comme la Terre est plus ou moins plate sur les échelles de moins de quelques milliers de kilomètres. Nous ne savons pas quelle est la topologie de l'Univers, et peut-être nous ne le saurons jamais.
à écrire
Développement de l'intuition :
C'est un article concernant le Forme de l'Univers. La page contient la signification du Forme de l'Univers , Description et explication au sujet de Forme de l'Univers La forme de l'espace (d'une section spatiale comobile de l'Univers)
Intuition et langage préalable pour comprendre le thème
L'espace comobile
Géométrie locale (courbure) et géométrie globale (topologie)
Géométrie locale (courbure)
alors :
La première et la troisième de ces possibilités sont faciles à imaginer par les analogies bi-dimensionnelles. La première est le plan plat. La troisième est la surface d'une sphère ordinaire.Géométrie globale (topologie)
Chacune de ces trois possibilités est globalement différente de l'autre.Quelle est la forme de l'espace de notre l'Univers ?
La forme de l'espace-temps entier
Voir aussi
Références externes
textes :
Éventuelles indices sur la forme de l'Univers :