Matière noire versus théorie MOND

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patguy

Une des principales critiques sur la matière noire est que l'on n'a pas découvert actuellement de particule ayant les caractéristiques qui doivent lui être attribuées. Donc les théories MOND prennent de plus en plus de place dans l'esprit des astrophysiciens. En dehors de la théorie élémentaire de Milgrom construite sur la théorie Newtonienne, les autres théories MOND introduisent dans le laplacien de la théorie d'Einstein des champs supplémentaires. Mais qui dit champ, dit particule en mécanique quantique donc elles apportent quoi de plus ces théories (champ inconnu, particule encore moins connu) ?
De plus, si l'on complexifie les caractéristiques (interaction faible + non linéarité) de la fameuse particule noire, on arrive à expliquer à à peu près tous les phénomènes cosmologiques et astrophysiques et tout un bestiaire de particules reste à explorer.
Quel est votre avis sur ce sujet ?

FWyczisk

Je ne suis pas un spécialiste du domaine mais cela ne m'empêche pas d'avoir des idées. Et si matière et énergie noire n'existait pas et n'était dû qu'à une mauvaise interprétation du décalage vers le rouge de la lumière ou un biais de mesure. Cela ressemble fortement à un biais qui augmenterait avec la distance et qui expliquerait l'accélération de l'expansion pour les galaxies les plus lointaines. Mais bien sûr cela remettrait en cause l'expansion de l'univers qui est le modèle en cours actuellement. Comment la lumière peut elle voyager sur d'aussi longues distances sans perdre une partie de son énergie, cela ressemble alors fortement à un mouvement perpétuel ( la lumière transporte de l'énergie et il y a une inertie de l'énergie) pourtant interdit par la thermodynamique. Bien sûr tout ceci n'est qu'une idée mais cela résoudrait un grosse épine dans le pied du modèle, 96 % de la matière-énergie de l'univers n'est pas connue ce qui fait quand même beaucoup. Evidemment je vais me faire mal voir de soutenir une idée aussi iconoclaste. Mais il y a peut être d'autres cause à ce red-shift grandissant avec la distance : poussières intergalactique, nuage d'hydrogène, effet compton, lumière fatiguée, mauvaise appréciation des distances....Et il n'y aurait pas besoin non plus de théorie MOND.

patguy

Bonjour, en ce qui concerne l'énergie noire Cartan a montré que les équations d'Einstein dans le cas général admettait une constante, la constante cosmologique, et cela marche parfaitement. Beaucoup de physiciens veulent l'assimiler à une énergie mais tous les calculs donnent des résultats complétement loufoques (facteur 10 puissance 120). Le satellite EUCLID tranchera (s'il est envoyé dans l'espace un jour et seulement 6 ans après). Par contre le modèle cosmologique de base considère que c'est bien une constante et que de la matière noire existe et les résultats sont en accord avec l'histoire de l'univers entre la naissance du fonds diffus et nos jours. Il y a tout de même de petits points de divergence (mouvement galactique, constante de Hubble (qui n'est pas une constante), nombre de petites galaxies périphériques). Des modèles différents sont donc possibles. A mon avis les plus intéressants sont ceux à base de gravité émergente (plus de quantification de la gravité) et les modèles inhomogènes mais ils sont loin de concurrencer le modèle actuel. Pour la matière noire, on est sûr que le modèle actuel des particules élémentaires est loin d'être le modèle définitif (masse des neutrinos) donc il y a largement la place pour des nouvelles particules même si la supersymétrie a un peu de plomb dans l'aile. Cordialement

FWyczisk

Bonjour
De toute façon l'énergie est toujours définie à une constante près ou sinon quelle est signification physique de cette constante cosmologique ? Qu'est ce que vous pensez de cette idée de biais de mesure ou d'interprétation du red shift ? La matière noire existe mais on ne sait pas ce que c'est ? Donc vous pensez que le modèle initial d'univers stationnaire d'Einstein est définitivement enterré ? Et si lumière créait une polarisation légère ou gradient de charges virtuelles du vide quantique ? Le vide quantique lui même serait alors le fameux éther tant recherché et cela pourrait expliquer le red shift sur les longues distances ; c'est à dire une partie perte ou imaginaire de la permittivité du vide quantique. Et alors même la courbure de l'espace temps assimilable au vide quantique serait un gradient ou une polarisation du vide quantique dû à la présence de masse-énergie des planètes ou étoiles ? La masse occupant la place du vide quantique nécessairement modifie localement la répartition des charges virtuelles et ce gradient ou polarisation expliquerait la courbure de l'espace temps ou vide quantique ou éther. D'ailleurs le mot ETHER ne signifie t'il pas ETR = Espace Temps Relativité ? Est ce un hasard ? ;-)

patguy

Bonjour, beaucoup de questions. En relativité l'énergie pèse, déviation significative de la lumière par les corps massif, donc elle n'est pas définie à une constante près, ce qui est vrai par contre pour les autres forces. La constante cosmologique est une constante de la gravité comme G, la relativité générale est une théorie à 2 constantes avec des valeurs très différentes (c'est en général ce qui ne plait pas aux théoriciens mais qu'en est-il de la valeur de la constante de Planck par exemple ?). Vigier disciple de De Broglie avait développé une théorie du vieillissement de la lumière dans les années 1960/70 pour expliquer le red shift mais cela a été abandonné car non conforme à des observations. Lemaitre dès 1920/30 a montré que l'univers statique d'Einstein était instable, seule les solutions dynamiques fonctionnent correctement. L'éther qui avait le vent en poupe avant 1900 a été abandonné suite à l'expérience de Michelson (la vitesse de la lumière est une constante quel que soit le référentiel inertiel) et à la théorie d'einstein (relativité restreinte), toutefois les théories quantiques tendent à le ressusciter sous d'autres formes. Pour l'instant le meilleur modèle d'univers est celui des équations d'Einstein avec constante cosmologique et matière noire, univers en expansion accéléré. Ce que l'on appelle énergie noire est pour l'instant une constante (cosmologique) s'apparentant à de l'énergie mais qui n'a peut-être rien à voir avec l'énergie (du vide ou autre champ), c'est une simple constante des équations. La meilleure solution pour la matière noire est une particule relativement lourde (CDM) pratiquement sans interaction (faible ?) avec les autres particules connues. Après il y a toujours la place à l'imagination mais il faut théoriser mathématiquement et que cela soit en accord avec les observations. Cordialement

patguy

Un complément : le modèle cosmologique actuel suppose un univers homogène et isotrope (à grande échelle évidemment) . Cela est confirmé par le rayonnement cosmologique diffus nait il y a 13,4 milliards d'année lorsque les photons ont pu voyager librement suite à la baisse de la température. Toutefois l'univers actuel n'est pas homogène et isotrope à petite échelle (taille des amas), cela peut expliquer certains phénomènes car notre système de mesures des distances galactiques n'est pas sans poser quelques problèmes.

FWyczisk

Merci pour vos réponses, l'avenir et les mesures de plus en plus précises nous dirons si le modèle du big bang doit évolué ou être changé. Peut être avons nous besoin d'un changement de paradigme radical.
Cordialement

patguy

Bonjour, pour des compléments d'information, j'ai un blog : http://pgphys.blog.free.fr.blog.free.fr/. Cordialement

hclatomic

Bonjour,

MOND c'est encore un postulat, c'est à dire une hypothèse indémontrable, tout comme la matière noire. On empile des postulats pour faire fonctionner un autre postulat, celui d'attraction universelle, jusqu'à ce qu'on puisse "expliquer" les mesures expérimentales. Ce n'est pas une façon satisfaisante de faire de la science.

Le problème est simple : les galaxies ne tournent pas comme le voudrait la théorie de l'attraction universelle de Newton. À ce problème il y a deux solutions possibles : la théorie doit être corrigée, ou bien la théorie est correcte et il existe un une substance, ou une force, dont on ignore tout mais qui fait le job.

Pour ma part je choisis la première solution pour une raison simple : l'accélération keplerienne de tout orbiteur est centripète tandis que l'accélération gravitationnelle de Newton, qui est sensée être celle de Kepler, est attractive. Il y a donc ici iatus.

En effet, de nombreux auteurs de la littérature (voir par exemple refs 1-7) ont décrit que la vitesse de tout orbiteur keplerien est l'addition de deux sous-vitesses, l'une de rotation, l'autre de translation, toutes deux uniformes. À l'évidence la dérivée d'une telle vitesse est une accélération centripète, car la dérivée d'une vitesse de translation constante est nulle. Or cette accélération est l'accélération gravitationnelle, et on montre d'ailleurs aisément (avec des maths de 1ère année) qu'elle possède bien la structure mathématique de l'accélération de Newton : a = - k/r3 r. Newton ne s'est donc pas trompé quant à la formule mathématique, mais son interprétation est fausse, il s'agit d'une accélération centripète et pas attractive.

Oui mais ça change quoi, me direz-vous peut être. Et bien pas mal de choses, entre autres, il faut parler de rotation universelle et pas d'attraction universelle, la pomme tombe de l'arbre sur une ellipse (très, très, très aplatie) et pas sur une droite, le principe d'équivalence d'Einstein ne peut pas être correct, et ... la cinématique keplerienne nous donne une solution à la rotation des galaxies, sans avoir besoin de poser aucun postulat d'aucune sorte.

Pour ceux que ça intéresse, plus de détails ici.
Cordialement

Références
1] David Derbes, Reinventing the wheel: Hodographic solutions to the Kepler problems. American Journal of Physics 69, 481 (2001).
2] Orbit information derived from its hodograph, J. B. Eades, Tech. Rep. TM X-63301,NASA (1968)
[3] W. R. Hamilton, The hodograph, or a new method of expressing in symbolic language the Newtonian law of attraction, Proc. R. Ir. Acad. III , 344353 (1845). orbits, Am. J.Phys. 43 , 579-589 (1975).
[4] H. Abelson, A. diSessa and L. Rudolph, Velocity space and the geometry of planetaryorbits, Am. J. Phys. 43 , 579-589 (1975).
[5] A. Gonzalez-Villanueva, H. N. Nunez-Yepez, and A. L. Salas-Brito, In veolcity space theKepler orbits are circular, Eur. J. Phys. 17 , 168-171 (1996).
[6] T. A. Apostolatos, Hodograph: A useful geometrical tool for solving some difficult problems in dynamics, Am. J. Phys. 71 , 261-266 (2003).
[7] E. I. Butikov, The velocity hodograph for an arbitrary keplerian motion, Eur. J. Phys.21 (2000) 1-10

patguy

Bonjour, toute théorie physique est bâtie sur des hypothèses (équivalent des postulats en mathématique). Le seul juge de paix c'est les observations et les mesures issues d'expériences répétitives quand elles sont possibles. En cosmologie (ou astrophysique) seules les mesures observationnelles sont possibles et pour les interpréter on s'appuie sur la physique connue qui fait consensus (ce n'est pas pour cela qu'elle est parfaitement exacte). La relativité générale a fait ses preuves à la fois localement (exemple : gps, avance du périhélie, dilatation du temps, etc) et comme interprétation cosmologique de l'univers. Le modèle lamdaCDM correspond aux observations en introduisant de la matière noire (la fameuse énergie noire est prévue par les équation d'Einstein mais c'est tout simplement une constante universelle à mesurer, le satellite EUCLID doit le confirmer), c'est à dire que si l'on part du fond diffus cosmologique et que l'on remonte à nos jours on obtient l'univers que l'on observe. Evidemment tout n'est pas parfait, la matière noire est inconnue dans notre bêtisier des particules mais nous savons que notre modèle standard est insuffisant (masse des neutrinos non dépendante du champs de Higgs). Par contre on connait quelques caractéristiques de la matière noire, pas d'interaction électromagnétique ni d'interaction forte et relativement massique (cold c'est à dire lente). Il est vrai que dans le cas des galaxies tout n'est pas rose pour la matière noire mais contrairement à ce que l'on peut penser la dynamique des galaxies est encore très très mal connue (notre illustre Pr Françoise Combes a encore du boulot). En résumé avant de rejeter cette théorie aux orties, il y a du travail. Aux 19eme siècle beaucoup croyaient avoir prouvé que le mouvement perpétuel était possible mais ils avaient tous tords. Donc je pense qu'il vaut mieux se référer et suivre les théories qui font consensus et se méfier des autres mêmes si elles peuvent paraître séduisantes. Dans les sciences il n'y a qu'un juge de paix, l'observation et les mesures. Cordialement

hclatomic

patguy
Vous avez raison, et j'aurais du introduire mon propos par le votre qui pose parfaitement le panorama du problème. Je n'ai cependant pas votre talent.

Tout ceci étant donc posé, il reste que l'accélération keplerienne, donc gravitationnelle, est centripète, et pas attractive comme le postule Newton. En effet, la description faite de la vitesse d'un orbiteur keplerien par de nombreux auteurs (voir refs de mon précédent message) l'impose, à cause des lois de la géométrie.

Je ne parle ici en aucun cas d'une "nouvelle théorie", mais de la simple cinématique keplerienne découlant des écrits des auteurs de la littérature. Dérivez v = vR + vT, l'équation décrite dans la littérature, où vR est une vitesse de rotation uniforme, et vT une vitesse de translation uniforme, et vous constaterez que l'accélération keplerienne ne peut être que centripète, puisque la dérivée d'une vitesse de translation constante est nulle.

Pas de "théorie" donc, juste la cinématique de base, indiquant que l'accélération keplerienne, et donc gravitationnelle est centripète.

Pour votre part, que donne la dérivation de v = vR + vT, où vR et vT sont uniformes ?

À vous lire,
Cordialement

patguy

Bonjour, une vitesse est un vecteur donc on peut toujours l'écrire comme une somme de vecteurs. La dérivée de cette somme peut toujours être interprétée terme à terme mais ce n'est que des mathématiques. En déduire obligatoirement de la physique, c'est dangereux car la déduction dépend du choix de la décomposition. Les forces fictives sont très bien expliquées dans tous les cours élémentaires de mécanique. Il est dommage que certains physiciens ne sachent pas cela (je suppose que vos articles ont été écrits par des universitaires que je n'ai évidemment pas lus car sans intérêt au moins pour moi, désolé). Cordialement

hclatomic

patguy

La vitesse est un paramètre physique fondamental, qui entre dans les définitions de l'énergie cinétique ou de la force de Lorentz, par exemple. Dire que la structure mathématique de la vitesse n'a aucun intérêt pour la physique, à la raison que c'est un vecteur, n'a aucun sens. Je vous propose de relire "Mécanique" de Landau et Lifchitz, où vous verrez la vitesse apparaître partout comme élément structurel, notamment du lagrangien. Bien évidemment les propriétés physiques d'un corps possédant une vitesse de translation ne sont pas les mêmes que celles d'un corps possédant une vitesse de rotation. La structure mathématique de la vitesse est donc cruciale pour déterminer les propriétés physiques d'un corps en mouvement.

Mais vous n'avez pas répondu à ma question : pour votre part, que donne la dérivation de v = vR + vT, où vR et vT sont uniformes ?

patguy

Bonjour, la vitesse en elle-même est fondamentale en mécanique classique (moins en mécanique quantique et en mécanique des champs même si la vitesse de la lumière intervient comme constante fondamentale) mais ce n'est pas pour cela qu'il faut en déduire que les forces fictives existent réellement (si le mot réellement a un sens en physique ?). Toute théorie doit être justifiée par l'expérience. Votre théorie explique-t-elle le fonctionnement du gps, l'avance du périhélie, la dilatation du temps, etc, etc. Si oui, elle est peut-être pertinente sinon elle est inutile, désolé. Cordialement
Nota : les Landau et Lifchitz sont des très bons livres mais la physique a tout de même quelque peu évolué depuis.

hclatomic

patguy
Mais je ne fais aucune théorie, je lis dans la littérature que des auteurs ont décrit la vitesse de tout orbiteur keplerien comme étant l'addition d'une vitesse de rotation et d'une vitesse de translation, toutes deux uniformes. Ce n'est pas théorique, c'est de la géométrie et de la cinématique factuelles. Et je n'y suis pour rien, c'est eux qui ont décrit cela, pas moi.

Mais peut-être voulez-vous nous dire que tous ces auteurs se sont trompés, auquel cas la démonstration de leurs erreurs serait nécessaire de votre part.

En revanche si ces auteurs ne se sont pas trompés, la dérivée de la vitesse qu'ils décrivent est-elle centripète ou attractive ?

patguy

Bonjour, suite à vos premiers propos j'ai cru que les auteurs que vous citiez remettaient en question fondamentalement la théorie de la gravité de Newton dont le domaine de validité est limitée (vitesse et énergie petites) sinon il faut utiliser les théories d'Einstein. Je viens de comprendre que vous faites une énorme confusion. Les forces que vous évoquez sont tout simplement des forces d'inertie. Quand vous tournez en voiture vous ressentez une force qui vous attire à l'extérieur du virage et si vos pneus sont trop usés vous pouvez vous retrouver à l'hôpital ou pire. Ces forces d'inertie comme leur nom l'indique sont des forces fictives. L'inertie de la voiture tend à la faire aller tout droit et c'est l'adhérence des pneus qui lui permettent de tourner. La terre tourne autour du soleil car la force de gravité l'attire vers le soleil et c'est sa vitesse qui compense cette force (on décompose la vitesse en une vitesse radiale et une vitesse tangentielle pour l'expliquer). En simplifiant car il existe plusieurs phénomènes concomitants (en particulier l'attraction des autres planètes), le temps de révolution de la terre est plus petit d'année en année et donc sa vitesse augmente pour compenser la perte de distance car la terre subit des frottements (l'espace n'est pas si vide que ça) et donc son énergie se dissipe. Heureusement cette perte est infime mais elle existe. Il n'y a que 4 forces réelles qui sont reconnues par la physique : la force de gravité, la force électromagnétique, la force forte et la force faible. La première est différente des autres car elle provient en fait de la courbure de l'espace temps comme l'a montré Einstein mais pour notre propos la force de gravité newtonienne fonctionne très bien. Il est par contre vrai que certains auteurs remettent en question la théorie d'Einstein à cause de la dynamique des galaxies, c'est justement pourquoi j'ai fait ce billet. Malheureusement pour eux leur façon de modifier la gravité implique via la mécanique quantique de nouvelles particules inconnues donc moi je ne comprend pas l'intérêt de remplacer une particules inconnues par d'autres particules encore moins connues, qu'ils m'expliquent ! Cordialement

hclatomic

patguy

Vous écrivez : "La terre tourne autour du soleil car la force de gravité l'attire vers le soleil et c'est sa vitesse qui compense cette force". Vous proposez donc que la gravitation fonctionne comme les centrifugeuses.

Dans ce cas la moindre éruption solaire déstabiliserait ce bel équilibre et la Terre irait voguer dans l'univers. En outre Thomas Pesquet ne serait pas en apesanteur dans l'ISS, mais collé aux parois avec une accélération proche de la nôtre. De plus la Terre ne serait pas sphérique mais aplatie par la force centrifuge. Cerise sur le gâteau : la RG serait inutile.

Ce n'est pas comme ça que fonctionne la gravitation. Je vous propose 3 simulateurs de transferts spatiaux que j'ai développés et qui vous feront peut-être comprendre les rôles des vitesses et des accélérations dans les mouvements gravitationnels. Vous comprendrez aussi peut être que je sais de quoi je parle lorsque je parle de vitesse et d'accélération kepleriennes, pour y avoir beaucoup travaillé.

Mais au lieu de me parler de choses et d'autres pour noyer le poisson, si vous répondiez à ma question : la dérivée de la vitesse keplerienne que décrivent les auteurs de la littérature (cf refs ci-dessus) est-elle centripète ou attractive ?

hclatomic

patguy

Pas de réponse ?

Vous illustrez très bien le problème que nous avons pour parvenir à expliquer la rotation des galaxies. Vous admettez que la théorie newtonienne n'y parviens pas, mais par principe vous statuez qu'elle ne peut pas être remise en cause (je vous cite "mais pour notre propos la force de gravité newtonienne fonctionne très bien"). Par conséquent, par un postulat encore plus indémontrable que celui de Newton (l'attraction), il vous faut inventer un élément extérieur venant biaiser la théorie newtonienne : matière noire, MOND, wimps, axions, ... Solution que, paradoxalement, vous critiquez en parallèle.

Vous êtes un adepte du dogme newtonien. Pour vous Newton était un génie indépassable dont les propos n'étaient que vérité pure et parfaite, en connexion directe avec l'âme de l'univers. Il était comme cette jeune fille des contes de Perraud qui, ayant reçu ce don d'une bonne fée, crachait des roses des perles et des diamants dès qu'elle prononçait une parole. Qu'importe qu'il ait posé un postulat, donc une hypothèse indémontrable (l'attraction), la science doit désormais se plier aux injonctions illuminées de ce géant de l'humanité. Et d'ailleurs qui oserait critiquer un tel génie ? N'est-ce pas la meilleure des preuves scientifiques ?

Et votre dogme est si puissant qu'en vous mettant sous le nez la preuve, géométrique celle là, pas postulée, que l'accélération keplerienne est centripète tandis que Newton prétend qu'elle est attractive, vous décidez de tourner le regard, de vous enfouir la tête dans le sable.

Hérésie insupportable, blasphème, oser égratigner le dieu Newton ! Au bûcher !

Vous pouvez bien appliquer cette stratégie tant que vous voulez, et moi je peux bien mourir aujourd'hui, il n'en restera pas moins une vérité géométrique mesurable dans tous les mouvements kepleriens : l'accélération est centripète et pas attractive. Si on nie cela, il faut aussi nier la validité des lois de Kepler. Et pourquoi pas aussi celle du théorème de Pythagore, tant qu'à faire, soyons fous.

Je vous laisse à votre dogme, rempli de génies, korrigans et autres farfadets. Pour ma part je fais de la science, de la vraie, sans postulat.

Cordialement

Tirely

La loi de Newton en 1/r² n'est pas satisfaisante pour expliquer la rotation des galaxies et la correction relativiste (en 1/r³) est négligeable. C'est pourquoi MOND envisage une correction en 1/r, ou plutôt une accélération critique de l'ordre 10^-10 m/s².
Mais il y a à la base de la RG le principe d'équivalence: si l'accélération courbe l'espace-temps, la gravitation aussi et si celle-ci peut provoquer l'occlusion du rayonnement (trou noir), il doit se produire un effet semblable pour une charge accélérée. L'équivalent du rayon gravitationnel est alors la distance d'horizon c²/a (Rindler).
Considérons tout particulièrement les amas où le gaz chaud est piégé dans les puits de potentiel gravitationnel entre les galaxies. Les atomes ionisés et les électrons y sont accélérés dans des champs magnétiques, qui leur impriment des mouvements circulaires ou hélicoïdaux. Une faible accélération enferme les particules dans une bulle très grande, mais il suffit que la distance de l’amas soit encore plus grande pour nous exclure de cette bulle, en nous empêchant de recevoir le rayonnement émis par les particules accélérées et donc de les voir.
Cette explication, qui fait l'économie de la matière exotique, figure dans le livre publié par Perdijon chez Désiris en 2015.

patguy

Bonjour, je n'avais jamais entendu parler de l'effet Unruh pour expliquer la courbe de rotation des galaxies sans utiliser la matière noire. Je vais me renseigner. Par contre 3 points a prendre en compte : 1 on connaît en fait assez mal la dynamique des galaxies 2 la version MOND dont vous parlez n'est pas applicable a l'univers dans son ensemble 3 je ne vois comment votre horizon justifie les constats dans notre propre galaxie. Cordialement