22 octobre 2002

Mécanique quantique (F. Perrin)

Nous avons évoqué :

Mais le programme définitif reste à fixer.

Nota : sauf indication contraire, les réunions se tiennent à 15 heures, au siège de la SAF.

Le paradoxe de Langevin (J. Fric)

Le rayonnement cosmologique à 2.7 K et l'évaluation des paramètres cosmologiques.

La formation des galaxies

La théorie des cordes

Les trous noirs

Coalescence d’objets compacts

Ces rencontres se tiendront les 9, 10 et 11 novembre 2002 au Centre des Conférences de la Cité des sciences et de l’industrie.

Le programme est très fourni et très diversifié, depuis des exposés philosophiques jusqu’à une braderie de matériels d’occasion, en passant par l’observation du ciel par des amateurs et la gestion des clubs.

Ce programme sera sans doute disponible sur le prochain numéro de Ciel et Espace ; il est d’ores et déjà consultable sur le site Internet de ce journal.

On peut tout particulièrement noter en ce qui nous concerne :

• Le temps existe-t-il ? par E. Klein, le 10 novembre à 12 heures,
• L’expansion de l’univers accélère-t-elle ? par A. Blanchard, le 10 novembre, à 17 heures,
• L’univers est-il fractal ? par L. Nottale, le 11 novembre à 15 heures 15,

Mais il serait dommage de manquer des exposés sur la mission Cassini-Huygens, les planètes et satellites du système solaire, les sursauts gamma, la formation des planètes, etc.

Pourquoi envisager de tels modèles alternatifs au Big Bang ?

Il est tout d’abord clair que certaines observations continuent à poser problème ; nous pouvons citer par exemple les observations de Halton Arp d’objets apparemment liés présentant des décalages spectraux incompatibles, la difficulté d’ajuster les abondances des éléments légers créés par la nucléosynthèse primordiale, en particulier en ce qui concerne le rapport D/H, etc.

Par ailleurs certains phénomènes comme le redshift ont pu être interprétés de manière non classique et les théoriciens ont pu inventer d’autres modèles pour expliquer le mieux possible les observations.

Pierre Rigoux nous a présenté différentes approches :

• La théorie de la "lumière fatiguée" utilise ainsi d'autres interprétations du décalage spectral que l'expansion de l'univers,
• L'univers quasi-stationnaire(QSSC) de F. Hoyle est supposé avoir une évolution cyclique, avec création régulière de matière,
• Les modèles de couplage électro-gravitationnel de T. Jaakola et le méta-modèle de T. van Flandern
• Le modèle d'H. Arp qui cherche à expliquer les observations de son auteur et les anomalies constatées des redshifts,
• L'univers de plasma d'Alfven,
• Le modèle présenté par JP. Petit, d'univers parallèle de matière-ombre(peut-on dire d' "anti-ombre" ?),

et enfin l'espace temps fractal et la relativité d'échelle de L. Nottale, qui accepte le Big Bang, mais dont les hypothèses géométriques particulières permettent de déduire des conséquences dont il faut bien convenir qu'elles commencent à constituer un faisceau important de vérifications.

On trouvera très bientôt une présentation complète de cet exposé sur notre site Internet http://www.chez.com/cosmosaf/ . Naturellement, une version papier sera transmise aux personnes qui ne bénéficient pas de cet outil.

Ce très intéressant exposé a donné lieu à quelques débats dont voici quelques extraits :

En ce qui concerne L. Nottale, il convient de remarquer également que sa théorie rend compte maintenant des inclinaisons des orbites des planètes extrasolaires.

Après avoir annoncé plusieurs années avant les premières observations la possibilité d'orbites très proches des étoiles, il donne une explication plausible aux excentricités constatées, ce qu'aucun autre modèle ne permet à ce jour à sa connaissance.

De plus, les développements théoriques montreraient que le caractère fractal de l'espace créée un autre champ scalaire, complémentaire au champ gravitationnel, qui expliquerait les effets dynamiques anormaux, sans intervention d'une quelconque matière noire. L. Nottale reste assez discret sur le sujet, car il souhaite prendre le temps de procéder à diverses vérifications.

Pierre Rigoux rappelle qu'en général ces différents modèles remettent en cause, entre autres, la Relativité Générale, qui reste incomplète et incompatible avec la mécanique quantique, même si elle marche fort bien dans le système solaire.

Jacques Fric précise :

1- Il est bon de rappeler que la théorie de la Relativité générale est une théorie de la gravitation.

Elle s'applique bien à un système quand la gravitation est l'interaction dominante du système (ce qui est généralement le cas en astronomie et cosmologie). Ceci n'est évidemment pas le cas dans le domaine atomique et subatomique puisque l'interaction électromagnétique y est 10⁴¹ fois plus forte. Il n'a d'ailleurs pas connaissance d'une quelconque théorie qui l'applique dans ce domaine si ce n'est les recherches en matière de gravitation quantique et de théories de grande unification.

Par ailleurs les autres limites connues sont liées aux singularités (près du Big Bang, les conditions d'énergie, de densité et de taille font que la physique des particules doit être évoquée), de même pour les trous noirs, un état de densité infini n'est pas concevable en physique, la mécanique quantique est appelée en renfort (elle l'est déjà pour le rayonnement de Hawking).

Ce qui est amusant c'est que la théorie exhibe clairement mais pas sans pudeur (censure cosmique) ses propres limites.

2- Ce qui résulte de l'équation d'EINSTEIN dépend des paramètres qu'on y introduit. Hors cette équation est non linéaire, donc insoluble formellement (mais éventuellement soluble numériquement par des calculateurs ou simulations) dans le cas général. Cela fait qu'on est souvent amené à faire des hypothèses simplificatrices, pour avoir une solution simple, par exemple assimiler l'Univers à un gaz parfait, ce qui n'est évidemment le cas puisque qu'on observe des hétérogénéités à grande échelle (amas de galaxies, murs, filaments). Donc le résultat prédit par l'équation sera valable au premier ordre (ie le mouvement général d'expansion), mais comportera de nombreuses disparités locales du fait que localement les hypothèses prises ne sont pas respectées.

Lorsqu'on dit que la Relativité Générale s'applique bien au niveau du système solaire, c'est que nous le connaissons bien et pouvons donc rentrer des paramètres significatifs, et puis il est vrai qu'il s'écarte peu du modèle théorique.

A plus grande échelle, nous ne connaissons pas aussi bien les paramètres, donc l'adéquation à l'expérience s'en ressent. Mais ce n'est pas l'équation qui est en cause mais les paramètres que nous y introduisons. Grâce aux calculateurs on peut introduire des données plus réalistes et obtenir des solutions approchées plus conformes.

3- Les différentes théories (lumière fatiguée, QSSC) prédisent des résultats différents, que l'expérience peut ou non valider. Jusqu'à présent les résultats ont toujours été en faveur de la théorie de la Relativité Générale. On évoque alors souvent la fragilité des résultats d'expériences délicates, mais on ne peut pas maintenir trop longtemps cette position.

4- On pourra consulter une description et une critique très argumentée de certains de ces modèles alternatifs sur le site suivant

http://www.astro.ucla.edu/~wright/errors.html

Claude Picard constate:

• Que la théories d' H. Arp prévoient une évolution de la masse des particules en fonction de l'âge Ce phénomène n'a jamais été constaté dans les laboratoires et n'est pas envisagé non plus dans le modèle standard qui est d'une précision redoutable. Il a donc peine à apporter crédit à cette théorie, malgré toute la considération qu'il faut porter aux talents d'observateur de son auteur.
• Qu'il serait heureux que les tenants de telle ou telle théorie alternative mettent à jour leurs argumentations, compte tenu de la rapidité des progrès observationnels,
• Et pour conclure, on peut constater que les tenants de telle ou telle théorie, y compris celle du Big Bang, ont toujours pris des positions très passionnelles sur le sujet. En ce qui nous concerne, il convient de rester attentif aux nouveautés, de garder notre sens critique et d'éviter à tout prix de tomber dans le dogmatisme.

Compte tenu de l'heure, le sujet est reporté à une date ultérieure.