Cosmologie

Commentaires d'introduction au chapitre consacré à la cosmologie.

Cosmologie et cordes élastiques matérielles.

De la nature des régions vides de l’univers.

Les mesures astronomiques s’efforcent de réunir les informations permettant de mieux connaitre la répartition de la matière et des énergies dans les régions réputées vides de l’univers. L’objectif étant en quelque sorte de pouvoir en écrire l’équation d’état.

Parler d’équation d’état du vide équivaut à vouloir s’opposer frontalement aux puristes du classicisme physique. En effet, pour ces derniers, les régions vides de l’univers ne peuvent pas s’identifier avec un « milieu physique » puisqu’elles sont par définition les représentations de l’absence de matière.

Ce point de vue rigoriste doit être aujourd’hui corrigé par les montagnes de données astronomiques accumulées depuis un siècle (voir la page dédiée aux simulations du cosmos). Même si la matière est effectivement très mal répartie dans l’ensemble du volume universel, ces données nous convainquent du fait qu’il existe une densité volumique de matière non nulle dans l’univers.

Pour autant, et bien que l’idée de traiter ces régions vides comme une sorte particulière de fluide parfait remonte au moins aux années 1950 (voir les travaux d’A. Lichnerowicz), nous ne connaissons pas encore l’énoncé exact de l’équation recherchée. La proposition la plus connue reste actuellement l'équation : 

pression + densité volumique d’énergie = 0

Vide de Maxwell et cordes élastiques.

Cette expression approchée rend compte de l’expansion de l’univers puisque celui-ci subit alors l’effet d’une pression négative (expansionniste).

C’est l’équation

 - dont partent mes investigations et

- avec laquelle l'analyse de l'équation de Klein-Gordon réalisée avec les outils de la théorie des produits tensoriels permet d'aboutir.

Je montre dans le document  "Particules idéales, vide de Maxwell et cordes élastiques" accessible sur ce site le lien simple mais fort entre cette équation d’état et :

  • Les zones de l’univers dans lesquelles vitesse et densité volumique de force doivent être orthogonales (notion de particule idéale dont la densité volumique de matière doit être invariante) ;

  • L’existence d’une densité volumique de force dans les zones de l’univers réputées vides (au sens de Maxwell) mais dans lesquelles existeraient -malgré tout- des champs électromagnétiques ;

  • Le comportement de cordes élastiques fictives subissant des forces dues à cette densité volumique de force.

Chacune des trois parties de la démonstration contient une information importante pour la suite du développement de cette théorie :

  • L’orthogonalité entre la cause et l'effet 

- Elle est une des conditions validant l’usage de la méthode extrinsèque de décomposition des produits tensoriels déformés.

- Ce fait prend un relief particulier lorsque je l’applique à la Loi de Lorentz Einstein.

  • La démonstration de l’existence d’une densité volumique de force non forcément nulle dans les zones vides au sens classique de Maxwell  (voir J.C. Maxwell revisité:

- justifie de s’intéresser à définir une équation d’état pour ces vides là et

- constitue une des applications les plus simples de la méthode intrinsèque de décomposition des produits vectoriels.

  • Le troisième aspect concerne la notion de corde élastique ; voir la page dédiée au sujet.

© Thierry PERIAT.

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