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Big bang, ordre et chaos, passé et futur et verre cassé

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Bonne année tout l'monde , que 2017 soit placée sous les meilleurs augures pour vous et vos proches

Une p'tite question à qui voudra bien répondre

En regardant un documentaire sur l'espace-temps, l'intervenant parle du fait qu'à partir du moment où il y a eu le big-bang l'Univers est allé (si je puis dire) vers le "désordre".
Donc si je pige bien... le passé c'est l'ordre et le futur le chaos, c'est ça ? Pourquoi dit-il que l'Univers a commencé en étant "ordonné" ? Et pis c'est quoi un "état d'ordre inhabituel" pour un Univers ? Y'en a donc plusieurs, des ordres ? Et puis... pourquoi l'Univers a-t-il commencé dans un état ordonné... mais quelle question ! Des gens ont-ils conçu des Univers qui auraient commencé... dans l'autre sens et alors ils se demandent pourquoi cette direction-là pour le nôtre ?

Je ne comprends pas bien pourquoi, alors qu'il y a eu formation de galaxies (qui sont des structures complexes... enfin, pour moi, mais p't'être que j'me plante) et de plein d'autres trucs -dont nous, et nous aussi on est complexes-(je suis triviale mais bon), on peut donc parler de "désordre". Le mouvement n'est-il considéré dans ce domaine "que" comme du "désordre", de l'entropie (d'où l'exemple du verre qui se brise et qui suit la flèche du temps).

Voilààà ! Merci d'avance pour toute aide apportée

PS : une petite dernière pour la route
Comment un Trou noir supermassif ou stellaire peut-il s'évaporer ? Je pensais qu'il n'y avait que les tous petits-petits (du genre ceux créés dans le grand collisionneur qui ne durent que quelques fractions de secondes) qui pouvaient disparaître comme ça

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L'univers va vers plus de désordre. Mais ça ne signifie pas qu'il était ordonné au début. Non, il était plus ou moins désordonné. C'est juste que plus le temps passe, plus le désordre augmente.

Si j'ai bien compris, tous les trous noirs peuvent en effet s'évaporer, mais s'ils sont gros, ça prend un temps fou (genre largement plus long que l'âge de l'univers), c'est pour ça qu'on n'espère observer des évaporations de trous noirs que pour les très petits.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 05-01-2017).]

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quote:
Si j'ai bien compris, tous les trous noirs peuvent en effet s'évaporer, mais s'ils sont gros, ça prend un temps fou (genre largement plus long que l'âge de l'univers), c'est pour ça qu'on n'espère observer des évaporations de trous noirs que pour les très petits

Oui c'est aussi ce que j'ai compris c'est le fameux "rayonnement de Hawking", une particule comme ça de temps en temps...en effet à la vitesse où ça va on ne peut espérer le voir que sur des micro trous noirs.

Quant à l'ordre et désordre dans l'Univers, j'ai un peu de mal à saisir ces notions. Qu'est-ce qu'on appelle "ordre" ou "désordre", comment on l'observe ou le mesure ? Ça paraît bizarre et assez subjectif à priori.

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Je ne comprends pas bien pourquoi, alors qu'il y a eu formation de galaxies (qui sont des structures complexes... enfin, pour moi, mais p't'être que j'me plante) et de plein d'autres trucs -dont nous, et nous aussi on est complexes-(je suis triviale mais bon), on peut donc parler de "désordre".

L'entropie (donc le désordre) d'un système isolé (c'est à dire qui ne peut échanger d'énergie et de matière avec l'extérieur) augmente.
En revanche l’entropie d'un système ouvert peut parfaitement diminuer.

L'Univers jusqu'à preuve du contraire est un système isolé. En revanche, un être vivant est un système thermodynamique ouvert qui peut donc s'organiser et donc se complexifier (complexe étant différent de désordonné).
Toutefois, un être vivant s'organise au détriment de l'Univers. C'est à dire que pour pouvoir se complexifier un être vivant va augmenter l'entropie de l'Univers en rejetant de la chaleur et des déchets.

Donc l'entropie totale de l'Univers augmente même si localement des systèmes peuvent s'auto-organiser, cette dernière propriété étant intrinsèque aux systèmes ouverts dits hors équilibre.

L'évolution est un effet secondaire de la définition même des êtres vivants en tant que systèmes thermodynamiques ouverts hors équilibre.

Quand on meurt, on est toujours un système ouvert, mais on tend vers l'équilibre qui est celui que l'on atteint lorsque notre organisme a été totalement dégradé (donc désorganisé).

Attention que le vieillissement ne procède pas d'une dégradation inévitable du fait de la physique (ça l'est en partie).
Le vieillissement (et la mort) est le processus le plus rapide et efficace que la nature a trouvé pour nous forcer à nous renouveler et pour évoluer, et donc nous adapter.

[Ce message a été modifié par Tournesol (Édité le 05-01-2017).]

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J'ai toujours eu du mal avec cette augmentation du désordre inéluctable de l'Univers.
On devrait plutôt dire que l'Univers tend vers un état le plus stable possible.
Cela veut dire la même chose mais cela paraît beaucoup plus compréhensible.

quote:
Donc l'entropie totale de l'Univers augmente même si localement des systèmes peuvent s'auto-organiser, cette dernière propriété étant intrinsèque aux systèmes ouverts dits hors équilibre.

Est-ce-qu'on peut dire que ces systèmes s'auto-organisent car ils recherchent un état d'énergie le plus bas possible ?
Les nucléons vont avoir tendance à s'assembler en atomes, les atomes en molécules, les molécules en molécules toujours plus complexes...
La somme de l'énergie de chaque brique élémentaire du système prise de manière isolée est plus importante que celle du système une fois assemblé. Chaque assemblement libère de l'énergie et augmente globalement l'entropie, c'est ça ?

Est-ce qu'on peut dire que ces systèmes ouverts organisés sont "métastables" et tous voués à se dégrader ?
Le vivant meurt, une molécule se décompose si on change ses contraintes extérieures par exemple... mais qu'en est-il des atomes stables ? Les protons ou le Fer 56 sont ils censés se désintégrer ?

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quote:
On devrait plutôt dire que l'Univers tend vers un état le plus stable possible.
Cela veut dire la même chose mais cela paraît beaucoup plus compréhensible

Tout à fait d'accord. C'est bien plus clair que ces notions bizarres d'"ordre", "désordre",...

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Bonsoir,

Dans le dernier Ciel & espace qui parle justement des trous noirs, ils donnent un temps d'évaporation de 6.10 puissance 87 milliards d’années!!! pour le trou noir situé au centre de M87! c'est incommensurablement plus long que des milliards de fois l'âge de l'Univers! ...

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Ah mais P.A c'est que l'âge de l'univers on ne le connait pas !
Environ 14 milliards d'années estime-t-on après le supposé big bang ...
Mais qu'y avait-il avant ce que nous croyons entrevoir et depuis quand ?

Et si l'univers avait toujours existé, que le temps d'évaporation du trou noir de m87 serait court en comparaison!

Je sais, j'y connais rien en cosmotique mais j'ai le droit de participer, non ?

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Plus un trou noir est petit plus il est chaud. Plus il est chaud, plus il rayonne et perd de la masse.
Un trou noir ayant la masse d'un petit astéroïde monte à 6000 degrés et son rayonnement est dans le domaine visible. Un mini trou noir "typique" de 10^15 grammes (un milliard de tonnes) de la taille d'un proton (!) a une température de 1000 milliards de degrés. À une telle énergie, le rayonnement sortant n'est plus constitué de lumière visible mais d'un mélange de photons gamma et de particules élémentaires massives. L'émission d'un mini trou noir ne peut donc que s'accélérer, et les derniers stades de l'évaporation prennent l'allure d'une explosion cataclysmique. Le trou noir de 10^15 grammes mettrait quand même 10 milliards d'années pour s'évaporer complètement, mais au cours du dernier dixième de seconde il libérerait une énergie équivalant à un million de bombes à hydrogène de 1 mégatonne ! (Source J. P. Luminet)

Le trou noir de M87 quant à lui a une masse de.. 6,8 milliards de Soleils...

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Est-ce-qu'on peut dire que ces systèmes s'auto-organisent car ils recherchent un état d'énergie le plus bas possible ?

Oui, c' est le cas des systèmes dissipatifs loins de l'equilibre comme les cyclones ou les dusts devils. Ces entités recoivent beaucoup d'energie et en dissipent encore plus. Une plaine qui est chauffée par le soleil peut dissiper l'energie par un vent global et homogéne, que l'on peut decrire par deux valeurs : sa vitesse et sa direction, ou bien le système (= la plaine) peut dissiper l'energie par des entités auto-organisées comme les dust devils, qui vont demander beaucoup plus d'information pour être décrits (ils sont chacun différents, à des endroits différents, tournent plus ou moins vite etc).

Quand on coupe la source d'energie, l'Etat final du système sera le même de toutes les façons et le chemin pour y arriver, vent global ou dust devils, n'y change rien. Donc ces entités auto-oganisées sont vraiment transitoires.
C'est pour cela que je n'incluerais pas la Vie dans une description de l'etat entropique de l'Univers. Pour faire simple, je ne suis pas du tout certain que la Vie n'influence PAS l'état final de l'univers. Dans ce cas lá, la vie n'EST PAS équivalente à un simple système dissipatif auto-organisé comme un dust devil, parce qu'elle change l'état final (et certains pensent même qu'elle change l'état initial, rétroactivement).

Même si on ignore la vie pour ces raisons, cette histoire d'Entropie n'est pas triviale à expliquer. Si l'Univers évolue vers la stabilité, alors cela veut dire qu'il provident d'un état extrêmement instable. Le BigBang, OK, jusque là ça va.
Si maintenant on considére la notion d'information donc de probabilité, les choses se compliquent. L'exemple classique est celui du sac d'un million de billes différentes qui contient une seule bille qui fait gagner un jackpot. Si vous tirer en aveugle sans autre information, les chances de gagner le jackpot sont faibles. Si maintenant je vous donne de l'information : la bille gagnante est rouge, rugueuse au toucher et sent la rose, alors vos chances de tirer la bonne bille augmentent. Conclusion : un événement qui est RARE est improbable probabilistiquement, mais contient beaucoup plus d'information qu'un événement dit 'commun'.
Si l'augmnentation d'Entropie représente l'augmentation de probabilité de l'existence du système avec le temps, alors dans le sens inverse on arrive à un début extrémement 'improbable', bref, quelque chose de très difficile à expliquer d'une façon comme d'une autre. Ce qui arrive à l'Information n'est pas clair pour moi.

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systèmes dissipatifs loins de l'equilibre comme les cyclones ou les dusts devils. Ces entités recoivent beaucoup d'energie et en dissipent encore plus. Une plaine qui est chauffée par le soleil peut dissiper l'energie par un vent global et homogéne, que l'on peut decrire par deux valeurs : sa vitesse et sa direction, ou bien le système (= la plaine) peut dissiper l'energie par des entités auto-organisées comme les dust devils, qui vont demander beaucoup plus d'information pour être décrits (ils sont chacun différents, à des endroits différents, tournent plus ou moins vite etc).
`

Ici, la plaine est le systéme considéré et c'est un système ouvert car il reçoit de l'energie. Admettons que le seul moyen de dissiper l'energie soit le Vent. Le Vent peut prendre une forme homogène et soufler dans une seule direction à la même vitesse partout sur la plaine, auquel cas 2 paramêtres suffisent à la décrire : direction et vitesse. mais le vent peut aussi s'auto-organiser en dustdevils, les tourbillons de poussière comme sur Mars. Mais le système demande maintenant beaucoup plus d'information pour être décrit, voire plus haut, cependant on s'en fout parce que :

quote:
Quand on coupe la source d'energie, l'Etat final du système sera le même de toutes les façons et le chemin pour y arriver, vent global ou dust devils, n'y change rien.
c'est la base en thermodynamique. seuls les états finaux et initiaux comptent et l'équilibre thermodynamique de la plaine sera le meme, que cet équilibre soit atteint avec ou sans dusts devils.

Je pense que là, tout le monde est d'accord.
Dans le cas de la Vie, certains l'assimilent finalement comme les dust devils à un ensemble de systèmes auto-organisés loins de l'équilibre. Mais tout le monde n'est pas d'accord avec ça, donc il vaut mieux ne pas l'inclure, si possible, dans le bilan Entropique de l'Univers, encore une fois si c'est possible, (mais peut etre que cela n'est pas possible).

Pour le reste c'est simple : si l'UNivers va vers plus de stabilité, c'est qu'il était instable avant, et si il va vers un état de plus en plus probable, c'est que son état initial était extrêmement improbable.
Cela pose problème non ?
On part d'un état extrémement improbable. Cela ne dérange personne ?

PS : d'ailleurs c' est consistant avec la somme faramineuse d'information nécessaire pour expliquer cet état initial. Newton, la Relativité, l'Inflation, les M-théories à 10 dimensions, vous n'en avez pas assez ? ajoutez Matière et énergie noire. 'On' aurait pu faire plus simple, surtout si l'etat final est le même. Donc il n'y a rien de trivial ou de facile à expliquer la dedans.

[Ce message a été modifié par Richard Guillaume (Édité le 10-01-2017).]

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quote:
Dans le cas de la Vie, certains l'assimilent finalement comme les dust devils à un ensemble de systèmes auto-organisés loins de l'équilibre. Mais tout le monde n'est pas d'accord avec ça, donc il vaut mieux ne pas l'inclure, si possible, dans le bilan Entropique de l'Univers, encore une fois si c'est possible, (mais peut etre que cela n'est pas possible).

Je vois mal comment éviter de l'inclure: Tous les "systèmes vivants" observés jusqu'à présent sont bien physiquement contenus dans une (toute petite partie) de
l' Univers: ici sur Terre.

quote:
Cela pose problème non ?
On part d'un état extrémement improbable. Cela ne dérange personne ?

Oui. Si, tout ceux qui cherchent une explication. A part invoquer le principe anthropique saupoudré d'une des nombreuses variantes de l' inflation chaotique de Linde, ou le contraire, y' a pas trop d'"explications", à ma connaissance.

Bref, moi non plus je ne comprends pas trop ce que tu sous-entends. Sûrement l'heure tardive.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 11-01-2017).]

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L' Heure est très tardive pour moi aussi hein.

Mais enfin, je vais essayer de le dire autrement.

Pour être sûr que la vie ne soit qu'un phénoméne prévu et décrit entièrement par les lois de la thermondynamique, et rien d'autre, et qu'elle puisse être inclue dans le bilan thermodynamqiue de l'Univers, il faut, in fine, que l'on soit sûr et certain qu'elle ne puisse pas changer l'Etat themrmodynamique final de l'Univers, et accessoirement qu'elle n'ait aucune influence sur son état initial non plus.

Cela parait evident, mais :
La Thermodynamique et les modèles cosmologiques actuels prévoient ils l'apparition de Boson de Higgs dans un endroit glacé, presque au zéro absolu (bon, 37degreC, c'est tout comme) dans un puit gravitational inexistant (bon, 9.8g, c'est tout comme) 14 milliards d'années après le Big Bang ? je veux parler du LHC bien sûr. la réponse est NON. Vous allez me dire que c'est faux, ce sont les ingénieurs de... etc. Bref, la Vie.
A la limite, les theories actuelles prévoient peut etre quelques Bosons de Higgs au voisinage des trous noirs, des Quasars ou des étoiles de quark, mais certainement pas dans un endroit qui, comparé à un quasar, est presque aussi froid et vide que le vide interstellaire.

La vie crée donc des conditions non prévues par la théorie et si la Vie existe encore dans 1000 Milliard d'années sous une forme ou une autre et décide, pour sa proper survie, de faire des choses par rapport auquelles la creation d'un boson de Higgs est une manip de collegien, on arrive finalement au problème très sérieux et pas du tout trivial de savoir si la Vie peut influencer, oui ou non, l'état final de l'Univers. En manipulant ses constantes fondamentales par exemple.
On va me dire 'évidemment non', mais je ne serai pas convaincu, et je ne serai pas le seul.
Pour cette raison je préfére que l'on inclue pas le phénomène Vie dans cette histoire d'entropie Universelle.

Même dans les conditions d'un Univers sans vie, il n'est pas facile d'expliquer pourquoi l'Univers démarre d'un état particulier très rare, plutôt que d'un état quelconque.
Et la seule réponse que je connaisse est que si l'Univers était parti d'un état quelconque, il n'y a aurait pas de vie... C'est un argument totalemnt circulaire et qui n'explique rien connu sous le nom de Principe Anthropique effectivement.

Remarquez que l'attitude de beaucoup c'est de dire : on ne sait pas résoudre ce problème donc ce problème n'existe pas.

[Ce message a été modifié par Richard Guillaume (Édité le 11-01-2017).]

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si l'Univers était parti d'un état quelconque, il n'y a aurait pas de vie...

Ni même peut-être et très probablement d'univers !... C'est le principe du darwinisme des lois originelles : n'existent que les univers viables, c'est-à-dire peut-être pas beaucoup, peut-être même qu'un seul, le notre...

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La Thermodynamique et les modèles cosmologiques actuels prévoient ils l'apparition de Boson de Higgs dans un endroit glacé, presque au zéro absolu (bon, 37degreC, c'est tout comme) dans un puit gravitational inexistant (bon, 9.8g, c'est tout comme) 14 milliards d'années après le Big Bang ? je veux parler du LHC bien sûr. la réponse est NON.


La réponse est OUI: l' énergie des rayons cosmiques qui entrent dans l' atmosphère va au delà de l' énergie du LHC. ça fait des milliards d'années que la Nature fabrique des higgs et sans doute des tas d'autres trucs plus exotiques à l'insu de la sagacité de la forme de vie locale. http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_cosmique

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 11-01-2017).]

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doublon, vivement le nouveau forum.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 11-01-2017).]

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"On devrait plutôt dire que l'Univers tend vers un état le plus stable possible. Cela veut dire la même chose mais cela paraît beaucoup plus compréhensible"

Tout à fait d'accord. C'est bien plus clair que ces notions bizarres d'"ordre", "désordre",...


La notion de désordre est une interprétation avec des mots du langage courant de la définition physique de l'entropie. Je trouve que cette interprétation prête à confusion.
De mes lointains cours de physique statistique (le Diu a été mon livre de chevet à une époque ), j'avais mieux compris la définition de l'entropie en remplaçant la notion de désordre par celle de "configurations possibles".

Exemple :
Vous lancez un million de dés à 6 faces en même temps. La probabilité que les 1 million de dés tombent tous sur la face 1, c'est-à-dire qu'ils forment un système très "ordonné" ou qu'une seule configuration caractérise le système, est infime. L'entropie serait d'ailleurs nulle dans ce cas.
En réalité vous aurez autant de dés indiquant 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, c'est-à-dire un système désordonné ou un système composé d'un nombre de configurations maximal, soit un système à l'équilibre. La nature cherche toujours l'équilibre !

En gros le big bang, c'est une tétra chiée de dés lancés en même temps, et ces dés sont entrain de retomber et ça prend des miyards d'miyons d'années pour qu'ils se stabilisent

[Ce message a été modifié par lionello (Édité le 11-01-2017).]

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"En gros le big bang, c'est une tétra chiée de dés lancés en même temps, et ces dés sont entrain de retomber"

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J'ai pas compris le délire avec le boson de Higgs ?

Sinon, pour info, le champ de Higgs occupe tout l'espace et est de valeur non nulle pour une densité d'énergie minimale (en principe).

C'est l'interaction avec ce champ constant non nul qui confère une masse aux bosons de la force faible et aux quarks et leptons.
Si ce champ est nul, la masse des particules est nulle.

D'une certaine façon, on s'en fout qu'il se créer ou pas des bosons de Higgs.
Seulement, on ne peut détecter directement le champs de Higgs même si son influence contribue à la masse des particules.

Donc il fallait un moyen de prouver l'existence du champ de Higgs en cherchant l'état d'excitation de ce champ, i.e. le boson de Higgs.

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"La nature cherche toujours l'équilibre !"

L'équilibre ça serait pas plutôt que les dés s'immobilisent sur une arête voire sur un sommet ?

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Bien vu Alain, mais il y a une nuance entre être à l'équilibre et être en équilibre

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Bonjour à tous.
Juste un petit "merciii !" à tout le monde pour les réponses à mes questions ainsi que pour les commentaires (instructifs et de + en + complexes à tout le moins), et en particulier à Tournesol qui a été très clair.

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