Mise à jour le 7 Avril 2019
École Internationale
Daniel Chalonge – Hector De Vega
SÉANCE OUVERTE :
NOUVEL UNIVERS ET
ÉNERGIE NOIRE.
Le 28 Mars 2019 à la
Maison d’Argentine Paris 14ème
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution
peuvent m'être
demandées directement ; toutes les photos
ont été envoyées à l’École et
sont à votre disposition).
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.
Voir les crédits des autres photos.
Certaines présentations originales sont disponibles sur le site
de l’école, je le signalerai à chaque fois.
Colloque organisé régulièrement par Madame
Norma Sanchez, Directrice de
l'École Internationale d'Astrophysique Daniel Chalonge-Hector De Vega.
École qui a 28 ans d’existence et qui a compté 4 Prix Nobel parmi
ses membres.
Un grand classique : comme toujours Me Sanchez ouvre cette séance
avec sa célèbre clochette !
Elle nous présente le
programme
de la séance.
Elle traitera principalement de l’existence d’une nouvelle phase
quantique de l’Univers avant l’inflation et le temps de Planck et de son
implication sur l’énergie noire.
Mais en dehors de ce sujet quantique, le point fort aujourd’hui
est Leonardo Da Vinci.
·
Leonardo Da Vinci, de
l’Italie à la France
par Alba Zanini de l’INFN
·
La nouvelle phase quantique
pré-inflation par N Sanchez.
·
L. Da Vinci : pionnier de
l’épistémologie interdisciplinaire par Hélios Jaime.
LEONARDO DA VINCI, DE L’ITALIE À LA FRANCE PAR ALBA ZANINI.
Madame Alba ZANINI, Directrice de recherche au sein de l’INFN
(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) en Italie et Ambassadrice de la Ville de
Turin et de l’École Internationale d’astrophysique Daniel Chalonge-Héctor de
Vega, nous présente un très intéressant exposé sur Leonardo.
D’ailleurs cet exposé
est en ligne
sur le site de l’école.
Alba est une spécialiste mondiale de Léonardo.
Nous fêtons cette année les 500 ans de la mort de ce génie.
(1452-1519).
Leonardo avait une vision personnelle des questions
scientifiques, n’oublions pas que nous sommes toujours à cette époque, sous le
régime de l’Inquisition.
Leonardo est un enfant illégitime, il travaille chez un sculpteur
(Verrochio) pour apprendre les métiers d’art.
Florence, c’est l’époque des Médicis.
Il s’intéresse à la science et aux horloges.
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Il s’intéresse aussi aux cartes de Toscanelli, qui est surtout un
mathématicien.
Ses cartes ont semble-t-il décidé C Colomb à partie pour les
« Indes ».
Leonardo s’intéresse maintenant à la peinture et à la
perspective.
Il devient ingénieur militaire aussi avant de se retrancher à la
fin de sa vie au château de Lucé, invité par François premier.
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Leonardo s’intéresse aux solides platoniciens |
Et
à la mesure du Soleil. |
LA NOUVELLE PHASE QUANTIQUE PRÉ-INFLATION PAR NORMA SANCHEZ.
La présentation complète de N Sanchez
est disponible
sur le site de l’école.
On commence par décrire le modèle standard de la cosmologie
actuel :
·
Commence avec l’inflation
·
La gravitation est décrite par la Relativité
Générale d’Einstein et la matière détermine la courbure de l’espace.
·
La matière ordinaire comprend les particules
classiques
·
La matière sombre est le composant fondamental
pour la formation des structures (galaxies…)
·
L’énergie noire est une force répulsive décrite
par la constante cosmologique.
·
Conforme avec les observations.
L’histoire de l’Univers,
c’est l’histoire d’une
expansion et d’un refroidissement.
L’inflation produit la plus grande dilatation des distances.
L’Univers évolue de l’état quantique à un état « classique ».
De l’inflation à une ère de rayonnement puis à une ère de
matière, l’ère actuelle.
La Relativité Générale n’est pas complète, la Nature est
quantique !
Les comportements classiques ne seraient que des cas
particuliers.
La gravité classique et donc la Relativité Générale sont des
théories incomplètes et doivent être considérées comme une approximation d’une
théorie plus complète encore à définir.
Elle devrait aussi inclure la physique au niveau du domaine de
Planck. Pour information :
Longueur de Planck : 10-35 m : temps de Planck : 10-43
s
L’évolution de
l’Univers telle qu’on l’envisage aujourd’hui. Crédit NASA/WMAP
En l’absence d’une théorie quantique complète de la gravité, nous
partons des bases de la physique quantique : la dualité classique-quantique, ou
onde-particule, fondatrice de la théorie quantique.
La dualité classique onde-particules sera étendue à la gravité et
au domaine de Planck.
Une nouvelle phase quantique de l’Univers apparait au-delà du
temps de Planck de tp à 10-61 tp alors que
l’Univers classique couvre la période de tp à 10+61 tp.
On a ainsi étendu l’Univers classique de De Sitter au domaine
quantique.
NdlR : Le modèle de De Sitter (d’après W De Sitter) en
cosmologie, est un modèle d’Univers vide de matière mais rempli d’une énergie du
vide qui est une force répulsive qui a tendance à provoquer l’accélération de
l’expansion de l’Univers. Rappelons que le vide n’est pas vide, il est rempli de
fluctuations quantiques. Cette énergie serait due à une constante appelée
constante cosmologique et notée lambda (L),
sa dimension : L-2..
Ces effets proviennent des fluctuations quantiques du vide et
obéissent au principe d’incertitude d’Heisenberg ? Ce vide donne naissance à des
particules virtuelles de durée de vie très brève. Elles disparaissent et sont
créées continuellement.
Cet univers correspond à la solution des
équations d’Einstein pour un univers homogène et isotrope. Sa courbure est
positive.
Cet univers se dilatant dans le temps, on introduit le facteur
d’échelle, identifiant la façon dont les distances évoluent. Il est noté a(t).
Par exemple si deux objets sont aujourd’hui à une distance D0 , au
temps t, leur distance sera : D(t) = a(t).D0 .
Fin NdlR
Tout
ce qui correspond à l’Univers classique est écrit en bleu, ce qui correspond à
l’Univers quantique primitif est écrit en rouge.
Dans la capture d’écran on y voit l’ensemble des grandeurs
physiques gravitationnelles principales de l’Univers : taille ou âge, masse,
densité, température et entropie gravitationnelle, pour les deux régimes:
classiques et quantiques.
Les grandeurs en lettres minuscules en noir en bas de l’écran
sont les valeurs constantes correspondantes à l’échelle de Planck (l’échelle de
transition du régime classique au quantique)
La phase précurseur de la période classique est la phase
quantique de Planck et de l’avant Planck .
Ainsi, l’Inflation classique a une phase quantique avant l’ère de
Planck.
Et tous ses observables connus classiques peuvent être retrouvés
et complétés par l’ère quantique, les nouveaux résultats sur l’Inflation sont
dans la présentation en ligne de N. Sanchez.
En
ce qui concerne l’énergie noire (directement relié à la constante cosmologique)
et sa densité (l’énergie du vide).
Aujourd’hui,
l’Univers est
principalement vide, la distance entre les galaxies est énorme (de
l’ordre du Mpc, des millions d’années-lumière !).
99,9% du volume de l’Univers est du…vide, de densité moyenne
quelques protons par m3, de même la densité moyenne des galaxies est
très faible comparée à l’air que l’on respire par exemple.
Ceci implique pour l’énergie noire que l’Univers correspond à un
état de la gravité classique, diluée et de très faible densité, dominé par des
vides et des super vides, confirmés par les observations.
Les valeurs mesurées de la densité du vide et de la constante
cosmologique très petites, correspondent bien à l’état classique des vides et
super vides observés indépendamment par les études (survey) des grandes
structures de l’Univers avant la découverte de l’énergie noire et N Sanchez fait
le lien entre elles.
Les valeurs de l’énergie du vide et de la constante cosmologique
calculées par la théorie quantique des particules sont énormes, de l’ordre de 10122.
L’énorme divergence avec la valeur de lambda au niveau
cosmologique de la Relativité Générale (10-122) définit ce que l’on
appelle le problème de la constante cosmologique.
Mais, cet énorme écart correspond précisément à deux états de
vide différents de l’Univers, l’un correspondant à l’Univers actuel (physique
classique) et l’autre à l’Univers très primordial (Planckien et super
Planckien).
Et N. Sanchez montre que l’un est précisément le dual quantique
de l’autre.
La
valeur classique de lambda est : 3 H2 , H étant la constante de
Hubble, alors que sa valeur à l’époque quantique est 3 HQ2,
où Hq est la constante de Hubble quantique.
En expression numérique en fonction de la masse de Planck
(équivalent à 1019 GeV) on trouve :
L = 3H2
prop à 10-122 masse Planck
Et
LQ
= 3HQ2 prop à
10+122 masse Planck
D’après N Sanchez, il n’y aurait pas de problème avec une telle
différence.
Au contraire cette différence est bien réelle et doit être ainsi,
car ces valeurs ne correspondent pas aux mêmes ères (aux mêmes états du vide) de
l’Univers mais à des régimes physiques extrêmement différents.
L’un (L)
correspond au vide gravitationnel de physique classique et de l’Univers
classique actuel (grand et dilué), l’autre (LQ)
correspond au vide gravitationnel quantique de l’ère quantique,
précurseur de l’Univers : état très petit de très haute densité quantique
Planckien et super Planckien de l’Univers. Et précisément :
L = mP2/LQ,
l’un étant le dual quantique de l’autre !
Norma relie aussi l’énergie du vide ou constante cosmologique à
la température et entropie gravitationnelle de l’Univers dans ses étapes
classiques et quantiques de son évolution.
Une description unificatrice y apparait pour les différentes ères
et la flèche du temps.
Ceci n’est pas une description de plus pour expliquer l’énergie
noire, mais un schéma qui fait apparaitre la phase quantique avant l’Inflation
classique et avant l’état fondamental de Planck, dont une de ses conséquences,
en particulier, est d’expliquer les valeurs de la constant cosmologique.
On peut maintenant compléter le graphique de l’histoire de
l’Univers présenté au début de ce CR en y ajoutant l’ère quantique.
On y voit les différentes étapes de cette période quantique
primordiale.
La prochaine mission Euclid devrait nous permettre de confirmer
certains aspects de cette théorie (le Modèle Standard de l’Univers complété par
la théorie quantique) et peut être accéder à la détermination de l’énergie noire
à différentes étapes. Et aussi des variations de la constante de Hubble selon
les différentes époques cosmologiques !
POUR ALLER PLUS LOIN :
L'article de N Sanchez à ce sujet :
New Quantum Phase of the
Universe before Inflation and its Cosmological and Dark Energy Implications
Et aussi :
The
Classical-Quantum Duality of Nature. New Variables for Quantum Gravity
La constante cosmologique, pour le meilleur et pour le pire par André Füzfa
La constante cosmologique, pire prédiction de la physique théorique ? par
Futura Sciences.
L’Energie Sombre: un Problème de Physicien par Ph Brax
La constante cosmologique par F Bernardeau
Cosmologie 3 : la constante cosmologique par Science étonnante.
Émergence de la matière et de l'énergie sombres à partir du vide quantique du
modèle standard par GCT.
Introduction aux modèles cosmologiques de M Lachièze-Rey
Cosmology Perspectives par G Smoot
L. DA VINCI : PIONNIER DE L’ÉPISTÉMOLOGIE INTERDISCIPLINAIRE PAR HÉLIOS
JAIME.
Helios Jaime, épistémologue de sciences, linguiste, essayiste,
met aussi sa
présentation à disposition ainsi que
les illustrations.
Extraits :
Cette année, on commémore le 500ème anniversaire de la
disparition de l’un des plus grands génies de la Renaissance : Leonardo da
Vinci, né en 1452 à Vinci, près de Florence. Tout au long de sa vie, il va non
seulement ouvrir un nouvel horizon de connaissances dans les villes
emblématiques italiennes comme Florence, Rome, Milan et Venise mais encore par
sa pensée créative, il va faire éclore une nouvelle vision de l’homme et de la
nature en France. Il meurt en 1519 dans le château du Clos Lucé près d’Amboise
que le roi François I avait mis à sa disposition.
…..
Dans les manuscrits enregistrés dans le Code F qui se trouve à la
bibliothèque de l’Institut à Paris, Leonardo dit: “Nessuno elemento semplice ha
gravità nella sua propia spera”. Je donne la traduction : “Aucun élément n’a de
gravité dans sa propre sphère”. Pour comprendre la signification de cette pensée
novatrice, il faut se rappeler qu’à l’époque de Leonardo on confondait le poid
d’un corps avec la force gravitationnelle qu’il pouvait subir. En fait, ni les
connaissances mathématiques ni les observations de la physique ne permettaient
de supposer que la chute des corps pouvait être due à la force de la
gravitation.
Dans la première partie de son traité sur la peinture, Léonardo
établit les principes théoriques de cet art. Il met l’art pictural en relation
avec les connaissances scientifiques de la perspective linéaire, aérienne et
aussi avec l’interprétation mathématique des proportions établie par le nombre
d’or, En mathématiques, le nombre d’or désigne métaphoriquement le nombre
f
qui révèle la surprenante analogie entre les structures biologiques, la
construction des temples grecs et la composition de certaines œuvres de Bach,
comme les Variations Goldberg.
Mais, son principe géométrique est très simple : il est obtenu
par la proportion entre deux segments inégaux AC et BC qui sont tracés selon les
relations suivantes : BC / AC = (AC + BC ) / BC =
F
Cela signifie que la relation entre la petite partie BC et la
grande AC a le même rapport qu’entre la grande et le tout. Cette notion
élémentaire permet de construire des figures géométriques harmonieuses. La
formulation mathématique de
F
peut être la résolution de l’équation de deuxième degré :
F
= (1+ √5) / 2 = 1,618…
Cependant, encore une fois, Léonardo ira plus loin : il va mettre
en relation la représentation chromatique avec la gradation de la lumière.
Poursuivant ses recherches, à partir de la vision des effets que les rayons du
soleil produisent sur les objets ou les formes que les corps prennent lorsqu’ils
sont éclairés par la Lune, Léonardo va découvrir que la lumière participe des
principes des manifestations ondulatoires des phénomènes.
Comme toujours Norma Sanchez sait faire plaisir à ses invités
avec un excellent buffet.
À la prochaine !
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin SAF Président de la Commission de Cosmologie
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