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 La théorie des mondes parallèles

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Tives



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MessageSujet: La théorie des mondes parallèles   Ven 13 Juin - 6:17

Pomme Golden a écrit:
LA THEORIE DES MONDES PARALLELES

Relativité restreinte - Trous noirs - Univers paralleles
Voyage dans le temps - Théorie du chaos



C'est en partie grâceaux travaux sur la relativité d' Albert Einstein que d'autres physiciens ont pu élaborer une théorie sur les univers parallèles. Einstein a montré, grâce à ses travaux sur la relativité restreinte, que les voyages inter-dimensionnels sont en théorie tout à fait possibles. A la fin de sa vie Albert Einstein travaillait sur ce sujet, mais il n'aura pas eu le temps de continuer ses travaux.


LA THEORIE DE LA RELATIVITE RESTREINTE

Elle fut publiée par Einstein en 1905. Elle repose sur une analyse critique des notions d'espace et de temps , rendue nécessaire par la contradiction de la mécanique classique et de l'électromagnétisme. Einstein remit en cause les notions de temps absolu et d'espace universel et en particulier la notion de simultanéité de deux évènements se produisants en des lieux différents: En clair, cela signifie que deux évènements pourront être simultanés pour un observateur placé dans un repère R sans l'être pour un observateur placé dans un repère R' en mouvement par rapport à R.

Rien ne se déplace plus vite que la vitesse de la lumière.
et seuls les photons ou d'autres particules sans masses intrinsèques peuvent l'atteindre.

Non-existence du repos absolu dans l'Univers.
Einstein postula que deux observateurs, se déplaçant l'un par rapport à l'autre à une vitesse constante, observent des «lois de la nature» identiques. Toutefois, l'un des observateurs peut enregistrer deux événements sur des étoiles éloignées comme s'ils avaient lieu simultanément, pendant que le second observateur constate qu'un événement s'est produit avant l'autre. Cette divergence des observations n'est pas une objection valable à la théorie de la relativité. En effet, selon cette dernière, la simultanéité n'existe pas pour des événements éloignés. En d'autres termes, il est impossible de seulement spécifier le moment où l'événement se produit, sans préciser l'endroit où il a lieu. La «distance» ou l'«intervalle» entre deux événements peut être décrit exactement en combinant les intervalles de temps et d'espace, mais pas par l'un ou l'autre séparément. L'espace-temps à quatre dimensions (trois dimensions pour l'espace et une pour le temps), dans lequel tous les événements de l'Univers ont lieu, est appelé continuum espace-temps. Dans cet espace, le mouvement spatio-temporel d'un corps est décrit par sa ligne universelle.

Il n'y a pas de temps absolu
Il n'y a aucune raison théorique que la même montre mise entre les mains de deux observateurs différents (qui sont placés dans des lieux différents) indique la même heure.

On apprend donc grâce à la relativité restreinte que le temps "ralentit" dans un repère en mouvement, autremant dit que plus un objet se déplace vite, plus le temps s'écoule lentement pour lui...on peut illustrer ceci grâce au célèbre exemple du paradoxe des jumeaux de Langevin:

Imaginons que Julien et Aurélien soient deux jumeaux de 20 ans habitant sur la Terre...Julien décide d'embarquer dans une fusée spatiale alors qu'Aurélien reste sur Terre...imaginons maintenant que Julien voyage à une vitesse ultra-rapide à bord de sa fusée (disons 2/3 de la vitesse de la lumière)...Julien reste deux ans dans sa fusée qui voyage à une vitesse ultra-rapide et décide de rentrer sur Terre...pour lui, deux ans se sont écoulés ce qui lui fait 22 ans...quand il rentre sur Terre, il est stupéfait car il découvre que son frère est devenu un vieillard...sur Terre, plusieurs dizaines d'années se sont écoulées...

Le mot de paradoxe découle du raisonnement naïf (et faux) voulant que l'effet soit symétrique (sous le prétexte qu'en relativité une vitesse n'a aucun caractère absolu), ce qui aboutit à une situation contradictoire. En effet, en appliquant les mêmes arguments à son frère voyageant «par rapport à lui» dans l'espace (son frère s'éloigne puis se rapproche), Julien pourrait en conclure que c'est Aurélien, et non lui-même, qui serait le plus jeune lors des retrouvailles. Il aurait tort. En réalité l'aventure n'a rien de symétrique : c'est bien Aurélien qui bouge . La fusée doit notamment faire demi-tour pour revenir sur Terre, manoeuvre entraînant un changement complet de repère (techniquement parlant on parle de changement de repère «galiléen»), alors que rien ne vient troubler la quiétude d'Aurélien sur Terre. Autrement dit encore, si un seul système de référence (galiléen, c'est-à-dire en mouvement uniforme) suffit à repérer Aurélien (et on peut le choisir de façon telle qu'il y reste constamment au repos), il en faut au moins deux pour repérer la fusée de Julien, un à l'aller, un autre au retour (et Julien doit impérativement changer de système de référence si il veut rester au repos dans chacun des repères successifs).

Pour expliquer la différence d'âge, prenons comme base un énorme phare dans l'espace de sorte qu'il soit visible de la Terre et de la fusée (on pourrait prendre un pulsar...). Considérons qu'en une seconde écoulée sur Terre, il y ait un éclair de phare...on remarque qu'à l'intérieur de la fusée, en 100 secondes lues sur les cadrans, on comptera non pas les 100 éclairs attendus mais 110. Comme le phare n'a pas modifié son rythme intrinsèque du seul fait du déplacement de la fusée, nous en concluons qu'en sens inverse ce sont les horloges embarquées qui se sont mises à battre plus lentement : à 110 éclairs du phare correspondent non pas 110 secondes lues (comme sur Terre) mais seulement 100. Autrement dit, à un certain temps en fusée mesuré avec les appareils embarqués (100 secondes) correspond un temps terrestre plus long (110 secondes).

Pour en revenir à l'horloge que constitue le phare, Julien et Aurélien auront (évidemment) compté le même nombres d'éclairs. Comment se fait-il alors que Julien se retrouve plus jeune qu'Aurélien ? Tout simplement parce qu'il aura vu l'objet pulser plus rapidement dans un laps de temps plus court. Ceci compense cela.

Cette théorie fut complétée en 1916 par la théorie de la relativité générale : Cette dernière nous apprend que l'espace-temps, qui comprend les trois dimensions d'espace plus une quatrième qui est le temps, est courbé au voisinage d'une masse et que le mouvement d'une particule au voisinage de cette masse s'effectue suivant le chemin le plus court dans cet espace-temps.

Et en manipulant les théorie de la relativité, on remarque qu'il est théoriquement possible de trouver des objets assez lourds et denses pour pouvoir faire un trou dans l'espace-temps. Il se formeraient ainsi des trous noirs, appelés aussi singularités , qui rendraient le voyage dans des réalités alternatives possible.


TROUS NOIRS, TROUS BLANCS ET TROUS DE VERS



Les trous noirs

Au cours de sa vie, une étoile dégage de l'énergie par fusion thermonucléaire en créant une pression suffisante pour compenser les effets de la gravitation. Lorsque son combustible est épuisé, cette pression diminue et l'étoile commence à s'éffondrer sur elle-même. Lorque l'étoile est très massive (environ 10 fois la masse du soleil), l'effondrement est radical, la densité devient gigantesque, et le champ gravitationnel retient les photons (ce qui explique pourquoi nous ne pouvons pas voir un trou noir ceci explique probablement le nom lui-même).



Cependant, ils peuvent tous de même être détectés par leur effets secondaires s'ils appartiennent à un système composé de plusieurs étoiles ou par l'action de leur champ de gravitation sur les étoiles voisines (il y en aurait d'ailleurs sûrement un au centre de notre galaxie.
D'après le physicien britannique Stephen Hawking, de nombreux trous noirs seraient apparus lors de la formation de l'Univers. S'il en est ainsi, la plupart de ces trous noirs sont trop éloignés de toute matière pour pouvoir former des disques d'accrétion décelables!; cependant, ils représenteraient une portion significative de la masse totale de l'Univers. Hawking a également supposé que les trous noirs forment des «couloirs d'échappement» vers d'autres univers distincts du nôtre dont la sortie serait un trou blanc.


Les trous blancs

On peut alors penser qu'un trou noir et un trou blanc peuvent être reliés ensemble. En effet, si de la matière est aspirée par un trou noir, elle pourrait être rejetée par un trou blanc. La communication qui se ferait entre les deux est appelée trou de ver. Mais il serait encore plus difficile de repérer un trou blanc qu'un trou noir. Certains scientifiques pensent pourtant que des trous noirs déjà répertoriés seraient des trous blanc.

Les trous de ver

Albert Einstein et Nathan Rosen supposèrent que certains trous noirs (ou puits gravitationnels) pouvaient déboucher sur un autre puit symétrique appelé fontaine blanche. Ce passage est appelé trou de ver ou également pont Einstein-Rosen-Podolski (appelé plus couramment pont Einstein-Rosen). Les fontaines blanches déboucheraient en un à point de l'espace et du temps complétement diférent du point d'entrée dans le trou noir.
Une sorte de tunnel dans l'Univers reliant deux lieux plus ou moins éloignés l'un de l'autre (pourquoi pas dans deux galaxies différentes), et à travers lequel la matière peut voyager plus rapidement que la lumière. L'entrée d'un trou de ver consiste en un trou noir. Formé à partir des restes d'une vieille étoile qui s'est affaissée sur elle-même, le trou noir absorbe toute la matière et toute l'énergie qui passe à sa portée. Certains physiciens se sont demandé s'il n'existerait pas, à l'opposé des trous noirs, des trous blancs qui seraient capables de faire jaillir de la matière. Ces trous blancs seraient comme des robinets de matière et d'énergie ouverts en continu sur le ciel. Ils sont aussi considérés comme les sorties idéales de trous de ver. Mais jusqu'ici, ni trou blanc ni trou de ver n'ont encore été détectés dans le ciel…


LES UNIVERS PARALELLES

Leur existence est prouvée en physique quantique dont le principal concept est le suivant: On ne peut pas connaître simultanément la position et la vitesse d'une particule...c'est le fameux principe d'incertitude d'Heisenberg. La création des univers parallèles peut s'expliquer par le très bon exemple du chat de Schrödinger:

Imaginons un chat piégé dans une pièce sans fenêtres. A l'intérieur de cette pièce se trouve une capsule de cyanure prête à être brisée par un marteau. Imaginons que le basculement du marteau (qui éclaterait la capsule) soit déclenché par un photon, simple particule de lumière projetée vers un miroir semi transparent. Un tel miroir laisse passer le photon une fois sur deux. Si la particule traverse le miroir, le mécanisme se déclenche, si elle se réfléchit sur le mirroir, rien ne se passe. La probabilité que l'un des deux évènement se produise est donc 1/2. Il y a donc une chance sur deux que le chat trépasse. Là où les choses se compliquent, c'est qu'en physique quantique, une particule s'apparente non seulement à une particule mais aussi à une onde. Cette onde s'étale dans l'espace à la façon des vagues à la surface de l'eau quand on y jette un caillou. Le photon désigne aussi une onde et son aspect ondulatoire lui confère la propriété de se trouver en de multiples endroits à la fois. Le photon a donc la capacité de traverser le miroir et au même moment, d'y rebondir. Les deux possibilités cohexistent et comme le destin du chat se trouve intimement lié à l'attitude du photon, on en déduit que le chat est à la fois mort (car le photon traverse le miroir) et vivant (car il rebondit dessus).

Mais bien sûr, une telle situation est inimaginable et physiquement impossible...la solution apportée est la suivante:

A chaque instant qu'une particule peut avoir plusieurs états simultanément, il se crée des univers correspondant aux différents états possibles. Il existerait donc un univers où le chat est mort et un autre où le chat est vivant et l'univers depuis lequel on observe ceci serait choisit aléatoirement.


LE VOYAGE DANS LE TEMPS

Depuis Albert Einstein, on sait que la vitesse maximale de tout voyage interstellaire est la vitesse de la lumière, soit environ 300 000 km/s. La physique de la relativité restreinte prédit également que, plus on approche de la vitesse de la lumière, plus la masse de notre «vaisseau» augmente, et donc, plus il est difficile d'accélérer. De plus, tout objet possédant une masse non nulle (à peu près tout sauf des particules comme des photons), il est impossible d'atteindre la vitesse de la lumière, les quantités d'énergie nécessaires étant colossales. Cependant, les équations de la relativité sont symétriques: en d'autres termes, si on parvenait, par des moyens qu'on ne peut aujourd'hui imaginer, à dépasser la vitesse de la lumière, on voyagerait maintenant vers le passé. Évidemment, les difficultés pratiques d'une telle réalisation sont trop nombreuses pour les énumérer ici, mais mentionnons seulement celle-ci: toutes les expériences confirment la théorie d'Einstein, à savoir que la vitesse de la lumière est un maximum absolu, qu'on ne peut jamais atteindre et encore moins dépasser.


LA THEORIE DU CHAOS

Il existe une théorie qui fait l'objet de nombreuses études en raison de son caractère troublant;cette théorie s'appelle synchronicité et est plus connue sous le nom de "théorie du chaos". Elle fût énoncée pour la première fois par Carl Young. Cette théorie concerne les systèmes faits de milliards d'éléments en interactions et qui sont très sensibles aux conditions initiales (exemple: les marchés boursiers, la biologie des populations...). Un autre exemple est la météorologie: On remarque, grâce aux images satellites, que les masses nuageuses sont tantôt ordonnées en forme de spirale, tantôt désordonnées. En effet, les perturbations peuvent être crées par les forces de Coriolis mais elle peuvent aussi être dues à la configuration géographique du terrain ou à l'implantation humaine. Il suffit d'une variation infime au départ pour entraîner des variations gigantesques à l'arrivée...citons le célèbre exemple du battement d'aile d'un papillon à Singapour qui peut provoquer un cyclone aux Antilles... Ces systèmes dont les comportements sont imprévisibles sont appelés systèmes chaotiques déterministes. Selon la théorie du Chaos, de tels systèmes possèderaient des formations préférentielles appelées attracteurs étranges...les images fractales, les électroencéphalogrammes constituent tous des attracteurs étranges.


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Tives



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MessageSujet: Re: La théorie des mondes parallèles   Ven 13 Juin - 6:17

Homme curieux a écrit:
Les univers parallèles

La théorie des univers parallèles ou multiples fut introduite par le physicien américain Hugh Everett en 1957. Il s'agit d'une sorte de réinterprétation de la mécanique quantique qui essaye d'éliminer des problèmes conceptuels comme celui posé par l'expérience du chat de Schrödinger.

D'après cette théorie, le chat de Schrödinger ne se trouve pas dans une superposition d'états. Il y a en fait deux chats, l'un vivant, l'autre mort, qui font partie de deux univers différents. Ceci est possible car, lorsque nous lui imposons le choix entre un chat mort et un chat vivant, l'Univers se divise en deux. Naissent alors deux univers parallèles qui sont absolument identiques, si ce n'est que l'un contient un chat vivant et l'autre un chat mort. Dans chacun de ces univers, le chat est dans un état bien défini et le concept un peu absurde d'un animal ni mort ni vivant n'est plus nécessaire.

Finalement, lorsque nous ouvrons la boite et observons son contenu, nous sélectionnons l'un des deux Univers qui devient alors notre monde réel. A ce moment, les deux univers parallèles se découplent et deviennent totalement indépendants l'un de l'autre. Si nous découvrons que le chat est mort, nous pouvons nous rassurer en imaginant qu'il existe un univers parallèle où le chat est vivant.

Le paradoxe EPR

La théorie des univers parallèles propose une interprétation élégante du paradoxe EPR qui ne fait pas appel au mystérieux concept de non-séparabilité. Lorsque les deux photons sont émis par l'atome, l'Univers est soumis à un choix quant à leurs directions. Il va donc se diviser en une multitude d'univers parallèles. Dans chacun de ces Univers, les photons ont des directions bien définies et celles-ci sont opposées pour des raisons de symétrie.

Plus tard, lorsque nous capturons l'un des deux photons, nous sélectionnons l'un de ces univers multiples. Or, dans l'univers ainsi choisi, la trajectoire de l'autre photon est déjà déterminée à l'avance. Il sera donc détecté dans la direction opposée au premier, sans pour autant avoir besoin d'échanger une quelconque information.

Le choix des constantes fondamentales

La notion d'univers parallèle permet de réinterpréter le problème de la sélection des constantes fondamentales. Au moment de sa naissance, l'Univers est confronté à de nombreux choix. Il doit par exemple décider de la valeur de la constante de gravitation ou de la masse de l'électron. D'après la théorie de Hugh Everett, l'Univers de divise lors de chacun de ces choix. Naissent ainsi une multitude d'univers parallèles caractérisés chacun par un ensemble donné de constantes fondamentales.

La grande majorité de ces univers est incapable de donner naissance à la vie. Certains sont dotés d'une force de gravitation trop intense ou d'une interaction électromagnétique trop faible et ainsi de suite. Néanmoins, une petite fraction de ces univers se révèle apte au développement de la vie. C'est en particulier le cas du nôtre. En adoptant ce point de vue, le réglage des constantes fondamentales n'a plus rien de miraculeux. La vie n'est pas née car notre Univers unique était réglé de façon magique. Elle est apparue car nous sommes dans l'un des rares univers parallèles capables de lui donner naissance.

La décohérence

Bien que la théorie des univers parallèles soit assez captivante, seule une minorité de la communauté scientifique la défendrait de nos jours. Des expériences de mécanique quantique en laboratoire, pendant la deuxième moitié des années 1990, ont en effet démontré l'existence d'un phénomène capable d'expliquer l'énigme du chat de Schrödinger sans faire appel à une explication aussi exotique.

Un système physique, même microscopique, n'est jamais isolé mais toujours en contact avec son environnement extérieur. Les interactions avec cet environnement, par exemple sous forme de friction, perturbent l'état de superposition quantique initial du système et le font peu à peu évoluer vers un état classique. Ce phénomène, appelé la décohérence, fut d'abord discuté sur le plan théorique dans les années 1970, avant d'être finalement observé en laboratoire dans les années 1990. Il se produit d'autant plus vite que le système est grand, et, pour des objets macroscopiques tels les chats, la décohérence serait effectivement instantanée.

Le phénomène de décohérence apporte une réponse au problème posé en 1935 par Schrödinger. Nous n'observerons jamais un chat dans une superposition d'états, car son environnement l'aura immédiatement fait glisser vers un état classique, soit mort, soit vivant. La théorie des univers parallèles perd du même coup sa principale raison d'être.
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