L'âge de l'Univers: relatif ou pas ?

[Raphaël]

En faisant des recherches sur l'âge relatif de l'Univers, je suis tombé sur cette discussion du forum futura-sciences:

http://forums.futura-sciences.com/astro ... temps.html

J'ai une question peut être très bête qui me trotte dans la tête..

On dit que l'Univers est âgé de 13,7 milliards d'années, mais cela n'est-t-il pas valable QUE d'un point de vue terrestre ?

Par exemple, pour une civilisation habitant sur une planète 2 fois plus massive que la terre, le temps passe plus lentement, donc l'âge de l'Univers serait différent de leur point de vue ?

Pour continuer dans mon exemple, disons que dans 2 milliards d'année l'espèce humaine habite toujours sur Terre, l'Univers aura donc 15,7 milliards d'années. Mais pour cette autre civilisation, l'Univers sera encore loin des 15,7 milliards d'année puisque le temps s'écoule plus lentement, non ?

Si ces 2 civilisations se rencontraient disons sur une autre planète et débattent sur l'âge de l'Univers, alors, avec leur chiffres respectifs et différents, les 2 auraient à la fois tort et raison... Ce qui est bien sur inconcevable.

Dans tous les cas, si 24h se sont passés sur Terre, il est très peu probable que l'Univers ai réellement vieillit de 24h...?

Si quelqu'un pouvait m'aider à avancer dans ma pensée se serait sympa !

Ta question porte en fait sur la relativité du temps. J'ai assisté il y a peu à une conférence sur la notion du temps, et 90 minutes n'ont pas suffis au conférencier pour aborder tous les aspects de ce problème dans le détail (manque de temps ).

Pour faire bref, tu peux voir les choses comme ceci : l'âge de l'univers est le temps qu'il faut actuellement à la Terre pour effectuer 13,7 milliards de révolutions autour du Soleil. Un observateur pour qui le temps est différent du nôtre fera la même réflexion et arrivera au même résultat que nous, car si son temps s'écoule plus lentement que le nôtre, il verra aussi la Terre tourner plus lentement autour du Soleil.

À première vue cette réponse semble juste, sauf qu'il y a un petit problème. S'il est vrai que l'âge de l'Univers correspond en heures à 13,7 milliards de révolutions terrestres x 365,25 jours x 24 heures, il faut tenir compte du fait que ce sont des heures terrestres. Mesuré à partir d'un référentiel où le temps s'écoule plus lentement, le nombre d'heures pour une révolution terrestre autour du Soleil sera toujours le même (en se basant sur la définition officielle de la seconde basée sur une horloge atomique), donc l'Univers aura le même âge en nombre d'heures vu de ce référentiel, sauf que l'heure de l'autre référentiel (où le temps est ralenti par rapport à nous) étant un peu plus longue que la notre, cet âge de l'Univers après conversion en heures terrestres sera supérieur au notre ...

[spin-up]

Oui en effet, il me semble avoir deja posé la question ici.

[curieux]

Salut Raphaël

quelque soit le lieu d'observation, l'âge de l'univers correspond à l'horizon cosmologique au delà duquel on ne voit plus rien.
Il n'y a pas de différence significative dans l'écoulement du temps d'une planète (galaxie) à l'autre pour que leurs éventuels habitants soient en désaccord à cause de la RR (qui n'a aucun rapport avec le problème).
Puisque l'expansion de l'univers n'a pas de centre, toutes les galaxies voient son début à la même date que ce qui est constaté dans la notre.

Même une galaxie qui se trouverait à 2 milliards d'AL de la notre ferait le même constat, il ne faut pas oublier qu'on la voit telle qu'elle était et que le temps de trajet de la lumière lui donne alors le même âge que nous.
Cette galaxie a bien attribué un âge de 11.7 Ga, mais c'était il y a 2 Ga.

[Nicolas78]

Donc son age n'est pas relatif c'est ca ?
Il se pose juste la question du référentiel utilisé pour exprimer le passage du temps qui diffère (le ref) ?

[curieux]

Oui, je pense qu'il fait une petite confusion avec la RR ou la RG due à la vie dans un trou noir.
A ce qu'on en sait, personne n'admire l'univers en étant à proximité d'un tel phénomène, le différentiel des forces y est trop important pour que la vie telle qu'on la connait ait pu s'y installer.
Ailleurs le ralentissement du temps n'a aucun impact qui vaille la peine de le mentionner.

[unptitgab]

Si on prend un exemple concret, l'horloge sur voyager 1 ne tourne pas à la même vitesse qu'une horloge sur terre, mais la quantité d'événements nécessaire à sa position actuelle est strictement la même, ainsi le temps propre respectif qui c'est écoulé entre le lancement et la position actuelle est strictement le même.

[Raphaël]

Salut Raphaël

quelque soit le lieu d'observation, l'âge de l'univers correspond à l'horizon cosmologique au delà duquel on ne voit plus rien.
Il n'y a pas de différence significative dans l'écoulement du temps d'une planète (galaxie) à l'autre pour que leurs éventuels habitants soient en désaccord à cause de la RR (qui n'a aucun rapport avec le problème).

Je ne cherche pas à connaître l'âge exact de l'Univers ni à savoir s'il y a des habitants qui vivent dans un temps ralenti par rapport au notre. J'ai seulement mis en évidence un paradoxe apparent au niveau théorique: si l'âge de l'Univers est le même peu importe à partir de quel référentiel on le calcule, on se retrouve finalement avec des durées différentes lorsqu'on fait la conversion du temps d'un référentiel dans celui d'un autre.

[Raphaël]

Si on prend un exemple concret, l'horloge sur voyager 1 ne tourne pas à la même vitesse qu'une horloge sur terre, mais la quantité d'événements nécessaire à sa position actuelle est strictement la même, ainsi le temps propre respectif qui c'est écoulé entre le lancement et la position actuelle est strictement le même.

Exact, mais en définissant le temps par rapport à la quantité d'événements écoulés on a toujours le même problème. Si on se sert d'une horloge atomique pour définir l'âge de l'Univers, c'est bien la quantité d'événements qui entre en ligne de compte (9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de Césium 133) et le problème de conversion des durées entre référentiels se pose toujours. La faute à qui ou à quoi ? Aux horloges ?

[Nicolas78]

Salut Raphaël

quelque soit le lieu d'observation, l'âge de l'univers correspond à l'horizon cosmologique au delà duquel on ne voit plus rien.
Il n'y a pas de différence significative dans l'écoulement du temps d'une planète (galaxie) à l'autre pour que leurs éventuels habitants soient en désaccord à cause de la RR (qui n'a aucun rapport avec le problème).

Je ne cherche pas à connaître l'âge exact de l'Univers ni à savoir s'il y a des habitants qui vivent dans un temps ralenti par rapport au notre. J'ai seulement mis en évidence un paradoxe apparent au niveau théorique: si l'âge de l'Univers est le même peu importe à partir de quel référentiel on le calcule, on se retrouve finalement avec des durées différentes lorsqu'on fait la conversion du temps d'un référentiel dans celui d'un autre.

Bha oui, une année solaire sur Terre n'est pas une année de la super-Terre de Proxima du Centaure
En quoi est-ce un paradoxe ?
Le paradoxe serait que l'age de l'univers soit mesuré différent selon les forces gravitationnelles du lieu de d'observation.

[curieux]

Je ne sais pas ce que tu appelles changement de référentiel, il n'y en a pas, ce qui ressemble à un mouvement n'est pas dû à une vitesse mais à une expansion de l'espace entre les amas galactiques.
Je répète donc, à l'instant présent, l'âge calculé de l'univers sera trouvé le même partout dans l'univers.

Ce n'est pas très difficile à comprendre, dans une galaxie lointaine le temps est basé sur la même définition que la notre, les constantes y sont mesurées exactement comme les nôtres (à 10^-13 près si j'ai bonne mémoire) parce qu'en passant d'une galaxie à l'autre il n'y a pas de changement de référentiel, ou plutôt quasiment pas.

[Raphaël]

Bha oui, une année solaire sur Terre n'est pas une année de la super-Terre de Proxima du Centaure
En quoi est-ce un paradoxe ?

Aucun rapport avec ce que je dis. Je parle exclusivement de l'année terrestre.

[curieux]

Je parle exclusivement de l'année terrestre.

De mon coté j'avais bien compris, on suppose que la conversion année-terrestre vers année de l'observateur lointain soit faite.
Nous avons tous deux la même définition de la seconde (que tu as citée).
Autrement dit sur la base de cette définition commune, chacun trouvera le même nombre de secondes (à une grosse louche près, bien sûr) pour dater le début du Big-Bang.

[Raphaël]

Je ne sais pas ce que tu appelles changement de référentiel, il n'y en a pas, ce qui ressemble à un mouvement n'est pas dû à une vitesse mais à une expansion de l'espace entre les amas galactiques.

Il existe un mouvement propre des étoiles et un mouvement dû à l'expansion de l'Univers.

Expansion de l'univers et mouvements propres

Il s'agit là d'un mouvement d'ensemble des galaxies de l'univers. À celui-ci se superposent les mouvements propres acquis par les galaxies du fait de leurs interactions gravitationnelles avec leurs voisines. Par exemple, la Voie lactée forme un système gravitationnellement lié avec la galaxie d'Andromède qui ont toutes deux une orbite elliptique très allongée qui fait qu'actuellement, la galaxie d'Andromède s'approche de nous. De même, la Voie lactée et la galaxie d'Andromède se rapprochent peu à peu du superamas de la Vierge. Néanmoins, au-delà d'une certaine distance, le mouvement général d'expansion l'emporte sur les mouvements propres, et toutes les galaxies lointaines s'éloignent de nous.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hubble

De toutes façons le problème n'est pas de savoir s'il existe ou non un référentiel où le temps s'écoule plus lentement mais d'en faire exister un de façon théorique. C'est la même chose avec les Jumeaux de Langevin: on n'a pas besoin qu'ils existent réellement pour en faire un problème théorique valide.

[curieux]

De toutes façons le problème n'est pas de savoir s'il existe ou non un référentiel où le temps s'écoule plus lentement mais d'en faire exister un de façon théorique. C'est la même chose avec les Jumeaux de Langevin: on n'a pas besoin qu'ils existent réellement pour en faire un problème théorique valide.

Dans ce cas, on peut le résoudre facilement puisqu'il faut faire appel à la RR.
Je n'ai pas fait le calcul avec une vitesse constante mais je me suis placé dans le cadre d'une accélération constante(j'ai choisi environ 9.5 m/s²) d'une fusée pilotée par des humains :

Pour traverser une distance de 45 GAL et se retrouver à vitesse nulle (voyage scindé en deux fois 22.5 Giga AL), il faudrait environ 49 années terrestres.
Autrement dit, vu d'un tel référentiel animé d'une vitesse très très proche de 'c', l'univers aurait ce rayon.
Mieux, pour un photon, le rayon de l'univers serait nul. Étonnant n'est-ce pas.

[Raphaël]

Un observateur pour qui le temps est différent du nôtre fera la même réflexion et arrivera au même résultat que nous, car si son temps s'écoule plus lentement que le nôtre, il verra aussi la Terre tourner plus lentement autour du Soleil.

C'est une erreur flagrante et je me demande pourquoi je ne m'en suis pas rendu compte avant. En réalité si notre temps ralenti on voit les choses accélérer autour de nous et inversement si notre temps accélère on voit les choses ralentir. C'est pour cette raison qu'en vieillissant on voit le temps passer de plus en plus vite (parce que notre cerveau ralenti, malheureusement ).

[curieux]

A mon sens ça ne peut pas être vrai, s'il transpose ses calculs en se référant au temps terrestre il ne peut pas trouver autre chose que ce que voit le terrien.
Par contre par rapport à son temps propre c'est un point de vue de l'univers qui est différent.
La vision que ce voyageur a de l'univers n'a aucun rapport avec ce que voient ceux qui s'y trouvent.
Et ça, toujours dans l'hypothèse réaliste que chaque partie de l'univers se situe dans le même référentiel.

[BeetleJuice]

Si je prends l'exemple d'un cosmonaute qui s'éloigne de la Terre à un vitesse proche de celle de la lumière il verra la Terre tourner plus rapidement autour du Soleil, et non pas plus lentement. S'il se sert du nombre de révolutions terrestres pour calculer l'âge de l'Univers il trouvera donc que l'Univers est deux fois plus âgé (2 x 13,7 milliards d'années).

Je vais peut-être dire une bêtise, mais il ne me semble pas qu'il puisse voir le temps en accéléré, vu que de son point de vue, c'est la Terre qui s'éloigne. Sans parler du fait que l'information va à la vitesse de la lumière, donc plus il s'éloigne, plus l'information doit parcourir une grande distance pour lui parvenir, plus ce qu'il voit est le passé.

Je ne sais pas ce qu'il compte à la fin comme âge de l'univers, mais ça m'étonnerait que ça soit deux fois le temps mesuré depuis la Terre.

[Kraepelin]

Le temps n'est relatif qu'en fonction de repères propres, mais chacun en fonction d'un repère fixe. Une fois le repère de datation défini pour l'univers, l'âge est le même pour chacun même si une déformation relativiste s'établit avec le repère propre du sujet**.

Par exemple, imaginons que nous datons l'âge de la terre en fonction du nombre de rotations de la Terre autour du soleil. Si j'habite la terre, après 100 rotations, j'ai 100 ans de plus et l'univers aussi. Si mon ami part en voyage interplanétaire, au début du cycle, à une vitesse proche de celle de la lumière et revient après 100 rotations, il n'aura peut-être vieillie que de 10 ans, mais la terre aura quand même fait 100 tours et l'univers aura quand même vieillie de 100 ans parce que le repère ne change pas.

**La seule restriction est que l'on ne peut pas choisir un repère en mouvement (c'est une règle immuable de la physique) pour mesurer l'âge de l'univers.

[Kraepelin]

En réalité si notre temps ralenti on voit les choses accélérer autour de nous et inversement si notre temps accélère on voit les choses ralentir

Exacte! Ajoute que la perception des objets extérieures au vaisseau se déforme également. Ils apparaissent s'étirer.

[Raphaël]

Je vais peut-être dire une bêtise, mais il ne me semble pas qu'il puisse voir le temps en accéléré, vu que de son point de vue, c'est la Terre qui s'éloigne.

Là tu introduis de nouveaux paramètres qui viennent compliquer les choses et qui ne sont pas nécessaires à la résolution du problème. Ce qu'il faut retenir c'est que le temps terrestre accélère par rapport au voyageur et inversement le temps du voyageur ralenti par rapport à celui de la Terre. Que le voyageur puisse l'observer ou non ça ne change rien: il n'a qu'à appliquer les calculs relativistes et "il verra" bien.

[curieux]

Dans ce genre de problème je préfère parler de galaxies plutôt que de planètes ou de soleils.
La voie lactée, notre galaxie est pratiquement aussi ancienne que l'univers et celles qu'on observe ne sont pas en formation, contrairement aux systèmes solaires et leurs planètes.

Quand on voit une galaxie lointaine, sa lumière à peut-être mis 10 milliards d'années à nous parvenir mais dans le même temps elle a vieilli d'autant dans son petit coin de l'univers. (si je pouvais m'y téléporter instantanément, elle je la verrait aussi vieille que la mienne aux aléas de formation près).
Ce qui trouble le raisonnement, c'est que la distance entre ces deux galaxies n'est pas due à une explosion mais à une expansion de la métrique, en clair on la voit si âgée c'est parce qu'aux premiers instants les éléments chimiques qui la compose se sont retrouvés dispersés à une telle distance que c'est seulement maintenant que sa lumière nous parvient.
En éliminant cette expansion (qui n'est pas une vitesse comme on l'entend habituellement) alors toutes les parties actuelles de l'univers sont issus d'une même origine et peuvent être considérées comme placées dans un référentiel unique, celui de la terre, par exemple.
Autrement dit, si me téléporte dans n'importe quelle galaxie alors je verrais l'univers avec un fond diffus identique au notre, et donc je lui donnerais un âge identique au notre.

[Raphaël]

Par exemple, imaginons que nous datons l'âge de la terre en fonction du nombre de rotations de la Terre autour du soleil. Si j'habite la terre, après 100 rotations, j'ai 100 ans de plus et l'univers aussi. Si mon ami part en voyage interplanétaire, au début du cycle, à une vitesse proche de celle de la lumière et revient après 100 rotations, il n'aura peut-être vieillie que de 10 ans, mais la terre aura quand même fait 100 tours et l'univers aura quand même vieillie de 100 ans parce que le repère ne change pas.

Donc pour le voyageur l'Univers aura vieilli de 100 ans en 10 ans ...

Maudite relativité, tout serait tellement plus simple si c'était Richard qui avait raison !

[Kraepelin]

Maudite relativité, tout serait tellement plus simple si c'était Richard qui avait raison !

Et ce n'est rien! Imagine l'âme humaine!

[Pepejul]

la vitesse de rotation de la Terre et le temps de révolution autour du soleil ont aussi changé au cours du temps.... Compter en années a-t-il un sens ?

[curieux]

la vitesse de rotation de la Terre et le temps de révolution autour du soleil ont aussi changé au cours du temps.... Compter en années a-t-il un sens ?

Bonjour

oui parce que le temps exprimé en secondes de l'année ne change pratiquement pas (une seconde par millénaire).
On serait mal barré de compter le temps en jours sur une période aussi vaste surtout avant que la Terre se soit formée.