L'astronomie

[Antarka]

Pi le trou noir n a meme pas forcement une densité trés forte, c est la singularité en son centre qui tend vers l infini.

Le trou noir dans son ensemble (jusqu a l horizon des evenements) sera d autant moins dense qu il est massif (quand sa masse double, son diametre aussi, donc son volume est multiplié par 8, donc sa densité est divisee par 4). Du coup on peut avoir ded trous noirs moins dense que la Terre, voire que de l eau, voire qu une region stellaire.
Me semble d ailleurs que c est un des principaux arguments des defenseurs des trous noirs en "sous univers". Notre univers serait donc un trou noir extraordinairement massif et donc trés peu dense (seul bemol : on est la singularité de notre univers ? )

[Mick]

Mais en vrai, on a jamais vraiment observer un trou noir de nos propres yeux. Vu que les trous noirs sont "noirs" ils peuvent pas être visibles.
Genre des brèches vers d'autres dimensions ou univers... c'est un peu Wtf, on a l'impression que les trous noirs ne sont que des inventions de science fiction.

Quoi qu'il en est, rien n'est infini pour moi, l'infini ça na p'as de sens.
Un trou noir est très dense, mais pas infiniment.
D'ailleurs, si quelqu'un pouvait m'expliquer la physique quantique incomptatible avec les trous noirs.

[Antarka]

Quoi qu'il en est, rien n'est infini pour moi, l'infini ça na p'as de sens.
Un trou noir est très dense, mais pas infiniment.

Voila le pourquoi de la vulgarisation scientifique en général : l'immense majorité des gens ne conceptualise pas l'univers. Donc on doit l'exprimer en termes comprehensibles, donc on perd le sens derrière. Cela n'est pas un reproche sur d'éventuelles capacités intellectuelles limitées chez un individu particulier (genre toi) mais un constat des limites de l'intellect humain, y'a simplement des choses prouvées, qu'on arrive pas à comprendre.

Et je reprécise : le trou noir n'a pas une densité infinie, elle peut même etre faible. C'est la singularité qui tend vers l'infini. Bien que sa masse ne le soit pas. Et on a aucune idée de quoi est composé la matière dans une singularité, on a déja du mal a le faire avec dd'auttres objets trop denses. Pour rappel, la densité d'une étoile à Neutrons est celle d'un noyau atomique en gros, sans tout le vide autour. Comment compacter la matière encore au dela de ça ? A quoi elle ressemblerait ? On sait pas. Mais c'est le cas dans une singularité.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Singulari ... ationnelle

Ensuite ouais, on a jamais observé de trous noirs d'un point de vue visuel, parce que c'est impossible. Ca veut pas dire qu'ils existent pas, on a 10 000 méthodes pour déduire leur existence, et des moyens très efficaces de les reperer, ne serait-ce que grace à leur champ gravitationnel, et l'influence qu'ils ont sur les corps environnants.

Tient, on a JAMAIS observé réellement une exoplanète. Mais on sait qu'elles existent, et on en a catalogué des milliers juste en calculant l'impact de ses planètes invisibles sur l'oscillation de leurs étoiles, ou la baisse de luminosité de l'étoile quand elles passent devant.

Faut se dire qu'en observation visuelle, on est des quiches, tant qu'on va pas voir sur place.

Par exemple, on a de très jolies photos de Pluton depuis un peu plus d'un an. Mais avant ça, la plus haute résolution qu'on avait de la planète Naine (prise par Hubbles) c'était ça :



Avec la comparaison avant/après Rosetta.

Et Pluton n'est qu'a 10 heures lumières. Des dizaines de milliers de fois plus proche que l'étoile la plus proche.

Sinon pour ta question à la fin, non, je saurais pas faire ^^'

[Whis]

D'ailleurs, si quelqu'un pouvait m'expliquer la physique quantique incomptatible avec les trous noirs.

Ce n'est pas que la mécanique quantique est incompatible avec les trous noirs, mais plutôt qu'il n'existe pas de théorie quantique de la gravitation. Au niveau microscopique, la gravitation est une interaction inexistante à cause des faibles masses des objets subatomiques.

Pour essayer de vulgariser, en gros, il existe deux mondes : le monde macroscopique qu'on côtoie quotidiennement, puis le monde microscopique dont les phénomènes nous sont peu familiers. Ces deux "mondes" sont régis par des lois différentes. Par exemple, en mécanique quantique, toutes les particules élémentaires comme les électrons, les photons, les protons ou les neutrons présentent une nature ondulatoire, un peu comme si elles ne se trouvaient pas à un endroit bien défini de l'espace, mais plutôt à plusieurs endroits à la fois avec plus ou moins de chances qu'elles se trouvent à un endroit donné plutôt qu'à un autre. Contrairement au monde macroscopique où la position des objets physiques est bien définie.

Pour te donner un exemple de la chose, quand tu marches dans la rue et que tu vois une personne, elle est à un endroit bien défini de l'espace. Sa position n'est pas indécise. Alors que l'électron par exemple, il est à plusieurs endroits à la fois, on dit qu'il est dans des états superposés et on ne peut pas vraiment savoir quelle est sa position exacte.

On voit bien que les objets les plus gros et massifs sont dans des états bien précis et bien définis. Alors que les objets les plus petits et légers sont dans des états flous, indécis et fluctuants. Quand tu étudies un trou noir, par exemple, tu t'intéresses à un objet très lourd mais très petit à la fois. C'est un peu comme si on voulait concilier des principes totalement incompatibles. Donc pour comprendre ce qui s'y passe, il faut savoir comment agit la gravitation à des échelles aussi petites où les autres interactions sont aussi très fortes.

La gravité à l'échelle atomique peut poser problème, car elle permettrait aux atomes de prendre n'importe quel niveau d'énergie en modifiant les "orbites" des électrons autour du noyau. Sauf que les atomes ne peuvent prendre que des niveaux d'énergies bien précis, on dit que leur énergie est quantifiée, c'est pour ça qu'on appelle ça la mécanique quantique. La gravité à l'échelle atomique peut poser problème, car elle permettrait aux atomes de prendre n'importe quel niveau d'énergie en modifiant les "orbites" des électrons autour du noyau. Ainsi, le monde microscopique et le monde macroscopique fonctionnent trop différemment pour prétendre unifier les principes qui les administrent. C'est un peu comme si qu'on voulait faire un monde qui serait chaud et froid en même temps, avec de la lumière et mais en l'absence de luminosité, bref, un monde avec des règles qui s'opposent, qui sont, comme tu le dis "incompatibles".

[Antarka]

Bon ben la pour le coup...

Spoiler

Mais genre, dans une étoile à Neutrons, qui n'est pas encore assez dense pour etre une singularité, bah les neutrons justement ils sont collés les uns aux autres, sans tout le vide qui caractérisent les atomes dans leur état "normal", litteralement. Donc pas d'ondulation, donc ils ont une place définie non ?

[Abysse]

Pour essayer de résumer au plus simple la difficulté que pose l'unification de la physique quantique avec la relativité, c'est que ces deux théories reposent sur des principes très différents :

La relativité est une théorie déterministe; on peut prévoir l'évolution des objets dès lors qu'on connait leur position et vitesse respectives. Rien de plus simple.

Tandis que dans le monde quantique, lorsqu'on connait la position précise d'une particule, on ne parvient pas à mesurer sa vitesse exacte. Et quand on connait sa vitesse exacte, on ne parvient pas à définir sa position précise. Tel est le principe d'incertitude. Pour le résoudre, on a recours aux probabilités.

Le comportement des grands objets (galaxies, étoiles, planètes etc) est déterministe, le comportement des petits objets (atomes, électrons etc) est indéterministe. Le grand rêve des physiciens est de trouver une théorie qui unirait la théorie de la relativité et la théorie quantique et résoudrait le problème du déterminisme et de l'indéterminisme de l'univers.

[Whis]

Mais genre, dans une étoile à Neutrons, qui n'est pas encore assez dense pour etre une singularité, bah les neutrons justement ils sont collés les uns aux autres, sans tout le vide qui caractérisent les atomes dans leur état "normal", litteralement. Donc pas d'ondulation, donc ils ont une place définie non ?

Pas forcément. Les particules élémentaires se comportent toujours comme des ondes, même dans un espace très restreint. Les étoiles à neutrons sont très denses, mais peut-être pas assez pour confiner une particule au point de pouvoir connaitre sa position et sa vitesse : elles se comportent toujours comme des ondes et donc leur position n'est pas clairement définie.

Par contre dans un trou noir, si les particules sont trop comprimées, il n'y aura sûrement plus de place et l'indéterminisme sur leur position sera levé. Le problème, c'est que le principe d'incertitude nous montre que la nature ne permet pas d'enfermer une particule dans un espace assez limité pour connaitre sa position (il y a des expériences sur ça). À ce stade, nous sommes incapables de savoir ce qui se passe dans de telles conditions, c'est-à-dire au cœur des trous noirs.

Si les objets macroscopique ne présentent pas de nature ondulatoire, c'est tout simplement parce qu'il existe une relation entre la masse et la longueur d'onde qui est associée à ces mêmes objets. De tel sorte que la longueur d'onde est d'autant plus faible que la masse élevée.

[Lenidem]

Ma réaction chaque fois que je viens sur ce topic.

Pour essayer de vulgariser, en gros, il existe deux mondes : le monde macroscopique qu'on côtoie quotidiennement, puis le monde microscopique dont les phénomènes nous sont peu familiers.

Spoiler

Faut aller voir Ant-Man.

[Whis]

Même une cellule n'est pas assez petite pour être considérée comme un objet quantique. Une cellule doit bien être constituer de plusieurs millions voir milliards d'atomes. Ant-man n'y fait pas exception.

Pour essayer de mieux vulgariser, on va prendre l'exemple de l'atome. Ce que nous dit la physique c'est que les atomes peuvent avoir plus ou moins d'énergie en fonction des énergies qu'elles reçoivent sous formes de chaleur ou de photon. Mais les atomes ne peuvent pas prendre n'importe quel niveau d'énergie, par exemple, il peut avoir une énergie de 1 electron-volt, il peut aussi avoir une énergie de 3 electron-volts, mais il ne pourra jamais avoir une énergie intermédiaire à 1 et 3 electron-volts, genre 2 ou 1,50 electron-volts. On dit que son énergie est quantifiée.

Généralement on représente les niveaux d'énergies par des orbites circulaires que suivent les électrons autour du noyau de l'atome en question. Comme sur cette image, par exemple, avec les orbites circulaires des électrons associées à chaque niveaux d'énergie :



Les orbites n°1, n°2 et n°3 correspondent donc aux niveaux d'énergies que l'atome peut avoir. Par exemple entre n°1 et n°2 il y aura une différence d'énergie de 3 eV, par conséquent si l'atome absorbe un photon avec une énergie inférieure à 3 eV, et bien elle restera dans son état fondamental, c'est-à-dire qu'elle gardera toujours la même énergie. Pour que l'énergie de l'atome augmente, il faut que l'electron qui se trouve sur l'orbite numéro 1 reçoive un photon dont l'énergie corresponde à la différence d'énergie qu'il y a entre l'orbite n°1 et n°2, à savoir une énergie de 3 eV très exactement, pas plus, ni moins.

Pour passer d'une orbite à une autre, on se dit que l'electron doit parcourir chaque point de l'espace séparant les deux orbites, ainsi l'atome prendra des valeurs d'énergies correspondant à chaque orbites intermédiaires qui séparent les deux niveaux d'énergies. Sauf que ces niveaux d'énergies intermédiaires sont interdits, un atome ne peut prendre que des niveaux d'énergies bien précis, donc pour cela il faudrait que l'électron passe d'une orbite à une autre sans parcourir la distance qui sépare ces deux orbites et ça c'est juste impossible.

Le problème, c'est que pendant très longtemps, on imaginait les électrons comme une sorte de "bille" avec une position et une vitesse bien déterminée autour du noyau atomique à la manière de la Lune qui a une position et une vitesse bien précises par rapport à la Terre, mais il n'en est rien. Il a été prouvé que l'électron, comme toutes les particules subatomiques, présente en réalité une nature ondulatoire qui fait en sorte justement qu'il puisse se trouver à plusieurs endroits à la fois, un peu comme une sorte de vague diffuse autour du noyau atomique. Ainsi, l'électron peut se trouver à la fois sur l'orbite 1, 2 et 3 sans parcourir les distances qui les sépares. On peut juste dire qu'il a plus de chance d'être sur l'orbite 1 que sur le 2 ou le 3, en mécanique quantique la position des particules n'est qu'une question de probabilité. C'est ce côté probabiliste qui contraste avec la mécanique classique car on a l’habitude de voir la Terre suivre une orbite bien précise autour du Soleil et non pas plusieurs orbites à la fois à la manière d'une onde ou d'une "vague" qui se propage un peu partout, c'est comme si que sa position spatiale était devenue floue, confuse et imprécise.

Je sais que tout cela peut paraître contre-intuitif et difficile à appréhender, mais la nature à l'échelle des atomes est bien différente de la réalité quotidienne, il faut juste faire avec. La mécanique quantique est un sujet qui est très difficile à vulgariser, c'est déjà très courageux de ta part d'avoir lu jusqu'ici.

Sinon je t'invite à aller jeter un coup d’œil sur la chaîne youtube de Science Étonnante qui fait de très bonnes de vidéos de vulgarisation scientifique et qui a justement traité le sujet de la mécanique quantique : https://www.youtube.com/watch?v=Rj3jTw2DxXQ

[Mick]

J'ai eu une panne de PC à cause de ma carte mère à la con, donc j'ai pas pu réagir dans les temps.

Ensuite ouais, on a jamais observé de trous noirs d'un point de vue visuel, parce que c'est impossible. Ca veut pas dire qu'ils existent pas, on a 10 000 méthodes pour déduire leur existence, et des moyens très efficaces de les reperer, ne serait-ce que grace à leur champ gravitationnel, et l'influence qu'ils ont sur les corps environnants.

Oui bien sur, je veux bien croire que les trous noirs sont des objets qu'on a vu "indirectement", mais souvent on dit que c'est des brèches dimensionnelles qui te téléporte à un autre endroit ou alors on leur associe des théories un peu trop fantaisiste.
Déjà qu'on arrive pas à les observer alors faire des théories hasardeuses sur ça...
De plus, il me semble que à la base l'existence des black hole ont été prédits par des équations, donc rien de vraiment expérimental mais plus de la théorie.

@Whis

Merci pour les explications je comprends mieux, mais c'est vrai qu c'est ça n'a pas l'air naturel.
Je me suis documenté à ce sujet avec les vulgarisations qui passent sur RMC et sur Arte et j'ai entendu dire que si on observe un electron, elle sera comme une particule mais quand on l'observe pas, elle devient une onde.
Un peu comme si elle avait une conscience propre et qu'elle savait qu'on la regardait. Mais apparemment, la physique quantique est une théorie incomplète d'après Einstein, donc peut-être qu'on ne peut pas tout comprendre pour le moment ?

[Antarka]

Oui bien sur, je veux bien croire que les trous noirs sont des objets qu'on a vu "indirectement", mais souvent on dit que c'est des brèches dimensionnelles qui te téléporte à un autre endroit ou alors on leur associe des théories un peu trop fantaisiste.

La dessus, je suis tout a fait d accord avec toi. Moi j en reste a "objet incroyablement dense". Et la fiction fait nawak à ce sujet.

Si je prend le film Interstellar en reference, deja le Trou Noir est immense, plus gros que le soleil, donc doit avoir une masse dementielle, plusieurs milliards de masse solaire. En gros c est un Trou Noir de centre de galaxie, y aura pas de planetes stables autour, pas a cause du Trou Noir mais de la densité de matiere autour du trou noir.

Mais admettons. La taille du Trou Noir implique qu il est peu dense, donc un etre humain bien protegé contre les moultantes types de rayonnement du machin pourrait passer l horizon des evenements sans se transformer en spaghetti trop cuit (le reve de tout physicien) mais bon, en se rapprochant du centre (la singularité) on en reviendra au spaghetti.

Apres, j ai vu des reportages sur les trou noirs = sous univers qui m avaient l air credible. Mais de la à dire que j y comprenais grand chose, non.

Les trou noirs à la Star Trek, c est de la pure fiction. Le voyage dans le temps, selon ce qu on croit savoir de l univers, c est pas possible (on peut flechir le temps, le ralentir ou l accelerer, pas l inverser)

[Mick]

Ouep, le ralentissement du temps ça c'est vrai mais apparemment il faudrait une gravité ultra violente pour ralentir le temps de façon significatif, on ne serait même pas capable d'y survivre donc ça compense un peu le côté un peu Wtf de "j'vais faire un voyage de 1000 ans dans le turfu".
Par contre, si on roule dans une voiture à 150 km/h le temps s'écoule moins vite qu'un gars qui est à 1 km/h donc on veillit moins vite et donc on se projette dans le futur en quelques sortes.
Askip, tous ces phénomènes de ralentissement du temps sont "mesurables" par des formules mathématiques mais elles sont tellement complexes que seul les grosses têtes savent les utiliser.

Question :

1) j'me demandais en lisant vos messages, pourquoi les objets gros ne sont pas des ondes comme les objets petits ? Ces mêmes gros objets sont formés de ces petits objets, donc ils devraient se comporter de la même manière non ?

[Antarka]

Pour ralentir/accelerer le temps dans un vaisseau, si l acceleration est constante et supportable, on pourrait y parvenir.

Mais ca impliquerait d atteindre une vitesse de malade, genre au moins plusieurs % de la vitesse de la lumiere, ca prendrait des mois pour atteindre une telle vitesse avec une acceleration de 1g, voire des années.

Mais vu que (termes vulgarisés et non exacts) l'energie d un objet influe sur le deroulement du temps (demontré et verifié), et que l energie augmente avec la vitesse...

Sinon pour ta question bah je sais pas ^^' c est de l astrophysique, pas de l astronomie.

[Zhatan]

1) j'me demandais en lisant vos messages, pourquoi les objets gros ne sont pas des ondes comme les objets petits ? Ces mêmes gros objets sont formés de ces petits objets, donc ils devraient se comporter de la même manière non ?

Alors une des théories là-dessus, si je dis pas de conneries c'est que si on prend les objets micro isolément c'est vrai, mais il faut prendre en compte les interactions que ces objets ont entre eux. En gros, un objet micro a un très grand degré de liberté (c'est ça quand on dit qu'un objet a un aspect ondulatoire : l'objet a une probabilité plus ou moins grande de se trouver à un endroit si on le détecte, c'est-à-dire si on interagit avec lui, voir ce que les autres ont dit sur le principe d'incertitude). Mais lorsqu'un objet de ce type interagit avec son environnement, son degré de liberté diminue.
Ex :
si tu relies une balle à une corde attachée à un piquet et que tu frappes fort la balle, la balle peut se retrouver à peu près n'importe où sur le disque dont le rayon est la corde (même si la probabilité qu'elle soit sur le bord du disque est plus faible). Maintenant si tu relies cette balle à une autre corde attachée à un autre piquet, et bien la balle une fois frappée ne pourra atteindre qu'un certain nombre de positions. Et plus tu rajoutes de cordes et de piquets (évidemment, ça ne marche pas avec des piquets assez proches et une corde très longue, mais tu vois l'idée) plus les probabilités de présence de la balle "convergent" vers un point particulier. A tel point qu'il est quasiment impossible que la balle soit ailleurs.

Or les objets micro ayant des interactions avec leur environnement voient leur degré de liberté se restreindre significativement et cela très rapidement compte-tenu du très grand nombre d'interactions. Cela ne veut pas dire que des objets plus gros ne peuvent pas, par exemple, se téléporter, mais la probabilité est tellement infime que pour qu'un ballon de foot traverse un mur, la durée de vie de l'univers est trop petite pour considérer l'éventualité que ça ait pu se passer même une seule fois.

Je crois que c'est ce qu'on appelle la décohérence quantique. Mais je crois aussi que ce n'est pour le moment qu'une théorie.

Je crois aussi que je dis de belles conneries, donc n'hésitez pas à me reprendre

[Whis]

Je me permets juste d'ajouter une petite info en plus au poste de Zathan qui a assez bien résumé l'effet tunnel.

En fait, tous les objets en mouvement sont associés à une onde. On pourrait même dire que lorsque vous marchez ou roulez en voiture, vous vous comportez à la fois comme une onde et une particule. Mais si votre aspect ondulatoire n'est pas perceptible au quotidien, c'est tout simplement parce que nous autres humains sommes trop lourds par rapport aux particules subatomiques.

Il existe une relation entre la longueur d'onde notée λ qui vous est associée et votre masse. Ainsi, votre aspect ondulatoire est d'autant plus faible et imperceptible que votre masse corporelle est élevée.

Petit exemple : λ = h/m*v

Si on calcule la longueur d'onde d'un bonhomme lambda qui roule dans une voiture à 28 m/s, la vitesse de cet homme dans l'espace sera alors de 28 m/s. On suppose qu'il pèse 75 kg. On aura donc λ = 6,63*10^-34/2100 = 3,15*10^-37 mètres.

Autrement dit, pour voir un homme se diffracter à la manière d'une onde électromagnétique comme la lumière, il faudrait disposer d'un objet diffractant qui mesure 3,15*10^-37 mètres et moins. Un objet diffractant de cette dimension n'existe pas, donc pas de nature ondulatoire observable pour un homme, pour une bille ou même une mouche (d'ailleurs, même si cela existait, ils seraient trop gros pour passer dans une fente aussi petite). Seul les objets très légers présentent une longueur d'onde assez conséquente pour pouvoir l'observer par diffraction.

En résumé plus on est lourd, plus la longueur d'onde sera faible (donc invisible). Et au contraire, plus on est léger, plus notre longueur d'onde sera visible.