voilà je viens de découvrir cette partie du forum, alors j'en profite pour poser une question qui me taraude depuis pas mal de temps.
(je préviens tout de suite ceux qui s'apprêtent à me répondre des choses trop compliquée, la physique m'intéresse mais j'ai pas vraiment le temps de m'y plonger vraiment dedans; je suis en PAES et la seule physique qu'on nous apprends c'est une sorte de pseudo-Physique statistique de bas niveau.)
Faut pas chercher ma question trop loin, elle est dans le titre
J'ai toujours entendu "L'énergie se conserve dans tous les phénomènes". Ca veut donc dire qu'il y a une quantité d'énergie bien précise dans l'univers qui ne varie jamais mais qui se convertie sous différente forme?
Mais sait-on d'où provient toute l'énergie de l'univers?
j'ai fait quelques petites recherches, et je n'ai rien trouvé qui réponde réellement à ta question. Je dirais que c'est étroitement lié à l'origine de l'univers (si il y en a une) et pour cela, personne n'est encore capable de donner une réponse précise à 100% ...
Bonne journée
Marc
Avez-vous entendu parler de Julia ? Laissez-vous tenter ...
Ca touche autant à la philosophie qu'à la physique cette question ;-) (comme beaucoup de questions)
Je dirais qu'elle a été "créée" lors du big bang, en même temps que toute la masse de l'univers (choses d'ailleurs équivalentes, merci Albert E.)
Le problème de l'origine de la matière n'est pas vraiment élucidé, et tu peux te poser la même question avec l'humanité et toutes les choses que tu connais Avant d'être pomme, qu'était la matière contenue dans cette pomme ? Et encore avant ? Et encore avant ....... ? en remontant comme ça sur des milliards d'année, tu reviens finalement au big bang, instant où selon les théories actuelles, tout a été créé (tout = matière + espace + temps).
Au fil des siècles, les physiciens ont trouvé cohérent et commode de définir une certaine grandeur dont on remarque qu'elle se conserve et qu'on appelle l'énergie (elle a depuis été bien mieux formalisée notamment quant aux conditions de sa conservation).
Par contre, d'où elle vient ? J'ai deux solutions en tête :
- d'une singularité initiale, ou
- l'énergie a toujours été présente et l'univers existe depuis toujours.
La nature de ces hypothèses peut poser problème, et de toutes façons dans un cas comme dans l'autre ça n'a pas en soi d'intérêt scientifique particulier.
Une singularité n'est pas physique et est un problème (quand on ne considère pas cela simplement comme une approximation commode). Par définition, dans le cas d'une singularité initiale, on ne pourrait pas passer du "temps 0" au "temps 0 + ε" de façon continue.
Pour sa part, l'univers éternel est peut-être une solution légèrement plus raisonnable (ça évite au moins d'invoquer une singularité). Mais bon, si la pré-existence depuis toujours évite le problème de la création de l'énergie (ou le repousse...?), ça paraît un peu aventureux de se dire que ça supprime vraiment ce genre de problème donc l'un dans l'autre...
La confiance en un modèle physique pourrait éventuellement permettre d'exclure le cas avec singularité initiale (ce qui n'est actuellement pas le cas), pas celui de l'univers éternel.
Au final, mon avis :
- personne ne sait (sauf les livres des religions, les mythologies, les Bogdanov, ...) ;
- il faut prendre garde au caractère scientifique de ces hypothèses.
Pour sa part, l'univers éternel est peut-être une solution légèrement plus raisonnable (ça évite au moins d'invoquer une singularité). Mais bon, si la pré-existence depuis toujours évite le problème de la création de l'énergie (ou le repousse...?), ça paraît un peu aventureux de se dire que ça supprime vraiment ce genre de problème donc l'un dans l'autre...
À mon avis, la première chose à laquelle se heurte cette théorie, c'est le second principe de la thermo… Bien sûr, ça n'est qu'un principe, mais je le trouve au final assez intuitif, et il semble indiquer qu'il y a, d'une manière ou d'une autre un point de départ… Je ne me souviens plus quel philosophe grec ou romain (sûrement grec) défendait cette idée en observant l'évolution de la technologie humaine (oui bon, c'est pas précisément comparable à l'entropie, mais vous me comprenez), et je trouve que ça se défend. Fin bon, comme tout le monde l'a dit, ça reste quand même plutôt une question de philosophie…
Bojour,
En posant la question sous la forme de l'origine de l'énergie, on tombte trés vite dans une métaphyqiaue qui n'a pas sa place à mon sens dans un Forum physique (...tout court)
Mais d'une façon plus prosaîque, on peut considérer ce concept comme une invention humaine, une unité de mesure commune qui sert à caractériser l'état d'un système et la façon dont il peut évoluer sous différentes formes ( le frottement ou le choc devenant chaleur, la chaleur devenant travail mécanique, le potentiel chimique ou le rayonnement devenant courant électrique , le défaut de masse énergie etc.. la liste peut être longue!)
La plus ancienne et célèbre expérience établissant cette équivalence entre les diverses formes d'énergie est celle de Joule montrant l'équivalence entre travail mécanique et chaleur dont découle le fameux rapport de 4,18 entre joule et calorie.
De façon générale, toutes les formes d'échange d'énergie ( les fondamentales sont mécanique, chaleur , rayonnement, les différentes formes d'énergie potentielles, l'énergie chimique etc...) ; sont soumises à la loi générale du principe de conservation de l'énergie, n'oublions pas la condition "dans un système isolé" sinon on est vite dans l'erreur..; ainsi si l'univers est un système isolé , son énergie est alors la même qu'au moment du big bang ( le si..est d'importance mais on retombe vite alors dans un débat philosophique)
Enfin pour la bonne bouche, n'oublions pas la forme d'équivalence sans doute aujourd'hui la plus célèbre E=mc2, la matière c'est de l'énergie au sens le plus profond.
La science qui régit les principes de ces échanges est la thermodynamique dont ce que l'on appelle "premier principe" est en fait celui de cette conservation.
Sans faire de théorie, on peut indiquer que le fameux "second principe" est celui de la qualité des échanges; s'il y a conservation de l'énergie, les échanges d'énergie ne peuvent se faire que dans des sens bien précis. Le point essentiel à retenir de façon simplifiée est que ce principe contient le fait que on ne peut produire de travail sans founir une énergie supèrieure. Le rendement d'une transformation réelle est donc toujours inférieur à 1 ou de façon imagée , le mouvement perpétuel n'existe pas!
La dégradation des échanges est caractérisée par une fonction appelée "entropie" dont tout le monde a entendu plus ou moins parler sans trop savoir, parfois, ce qu'elle recouvre.
L'essentiel est simplement de savoir que l'entropie d'un système isolé qui se transforme augmente, la variation ne tendant vers 0 que pour un système idéal sans irréversibilité.
Il y a en effet un lien profond et complexe entre irréversibilté, désordre et entropie qui débouche entre autre sur la physique statistique.
A l'opposé du désordre , l'entropie tendant vers zéro débouche sur le zéro absolu dont chacun a peu ou prou entendu parler.
Cet aperçu sommaire et partiel ne répond "malheureusement" pas à la quetion de départ qui risque de vous tarauder encore longtemps "qelle est l'origine de l'énergie?" puisque à mon sens il n'y a pas de réponse rationnelle.
Mais en restant au niveau du démontrable , vous pouvez néanmoins toucher à des concepts trés profonds et puissants sous jacents à toutes les lois de la nature sans exception ( y compris les sciences du vivant dont je n'ai rien dit) qui contribuent de façon essentielle à comprendre ce que l'univers a fait de l'énergie qu'on lui a donné au départ sous forme de rayonnement .
On peut aller évidemment sensiblement plus loin que les quelques lignes ci-dessus sans effort inconsidéré, en particulier sur des exemples concrets simples , mais ...avec un peu d'effort tout de même. Cela devient une question de centre d'intérêt.
Ce qu'on sait déjà c'est que l'énergie est une force et que l'on mesure cette forme d'énergie en Joules ou en Calories.
Une calorie : C'est l'énergie nécessaire pour faire monter d'un degrés Celsius (°C) un gramme d'eau.
Bon, bien sûr, on a tous une opinion différente en ce qui concerne l'origine de l'énergie et voici la mienne :
On sait tous que la théorie la plus probable de la création de l'univers et celle du Big-Bang. Et justement, le Big-Bang doit avoir un lien avec la création de l'énergie (apparemment, l'énergie est en quantité constante depuis le début de l'univers).
D'après certaines études, le Big-Bang se serait créé à partir de deux atomes qui se sont rencontrés à très haute chaleur (normal avec toute la chaleur de l'univers réunit en un grain de sable !)
Donc je dirais que l'énergie vient de la réaction de cette rencontre entre ces 2 atomes. Après, pourquoi ces 2 atomes se sont rencontrés : ça doit encore être un mystère pour le monde entier !!
Après, chacun son opinion. Mais bien sûr, rien n'est possible à 100%. Et même si la religion dit qu'elle sait tout depuis longtemps, rien n'a encore été prouvé scientifiquement donc je n'affirme pas.
Et n'oubliez jamais que le principal dans la vie c'est de profiter de la vie. Même si vous voulez savoir comment l'univers se forme ou d'où vient l'énergie, c'est normal d'être curieux (d'ailleurs je suis le 2ème -> Y'en a toujours un au-dessus de moi )
Ce qu'on sait déjà c'est que l'énergie est une force et que l'on mesure cette forme d'énergie en Joules ou en Calories.
Zavais pas vu... J'aime beaucoup la réponse d'Elentar. En ce qui concerne ce qui est cité ci-dessus, l'énergie, ce n'est pas une force déjà. En physique, on ne peut pas prendre un mot pour l'autre, et ce n'est pas juste "jouer sur les mots". Une force a une autre signification et son unité est le newton (or, newton != joule :)). Ce n'est pas une "forme d'énergie" qui a le joule pour unité, mais l'énergie (tout court).
Citation : supermusik
Une calorie : C'est l'énergie nécessaire pour faire monter d'un degrés Celsius (°C) un gramme d'eau.
Cette définition est incomplète.
Pour le reste, on sombre joyeusement dans la métaphysique... (ce n'est pas vraiment une critique, plutôt un constat)
Et, petite chose encore (qui, je l'espère ne sera pas mal prise) : toutes les opinions ne se valent pas.
vraiment je suis pas sure mais j'ai entendu qu'il y a une contradiction entre ce principe fondamental et le 2eme principe de la thermodynamique (j'ai déjà étudié ce principe et je l ai pas bien maitrisé et j'arrive pas a voir le problème)
avidement c'est quelque chose que je peux pas croire pour le moment mais est ce que quelqu'un a quelque chose a ajouter ?
Toutes les expériences menées jusqu'à aujourd'hui n'ont pas permis d'invalider les principes de la thermo.
Le premier postule la conservation de l'énergie (hypothèse, je le répète, qui n'a pas pu être invalidé expérimentalement). Le second postule l'irréversibilité des transformations.
Le seul paradoxe qui pourrait existé semble né de l'esprit de personnes qui n'ont pas compris ce principe. En effet, j'ai pu lire : quand une balle rebondit, elle rebondit de moins en mois haut. Or la loi de conservation de l'énergie nous dit que cette énergie passe d'une forme cinétique à une forme potentielle. Or la balle perd de la vitesse et va de moins en moins haut : c'est le second principe : de l'énergie est perdue sous forme de chaleur et de frottements. Et cette énergie perdue, on ne peut pas la récupérer DONC le second principe contredit le premier.
Bien sûr, ce raisonnement est faux : l'énergie perdue est toujours de l'énergie (premier principe), mais on ne pourra jamais s'en servir à nouveau complètement sous forme de travail (second principe).
D'après Einstein dans E=MC^2 il y une équivalence matière énergie.
Prenons une paire particule-antiparticule, il faudra de l'énergie pour les créer, et lorsqu'elles se rencontreront (immédiatement après) rendront l'énergie qu'il a fallu pour les créer. au final il n'y a pas d'énergie.
notons que cette opération est virtuelle.
Et même si cette opération est virtuelle il arrive qu'une fois sur quelques milliards (enfin je crois 1fois/beaucoup) la particule reste.
Cela est du à une asymétrie particule-antiparticule.
Autre cas plus simple (d'après Hawking), toujours avec particule-antiparticule. proche d'un trou noir après la création de la paire virtuelle l'antiparticule va tomber dans le trou noir. ce qui va donner de l'énergie à la particule qui lui permettra de déchaper.
Après il existe également l'antimatière, qui est un ensemble d'antiparticule (comme dans les trous noirs par exemple).
Un trou noir n'est pas de l'antimatière. Ne pas confondre, ce n'est pas parce que c'est noir et mystérieux que c'est "anti" ! Par contre des paires particule/antiparticule peuvent être créées à la périphérie d'un trou noir.
Citation : Paranox
Donc la vraie question à se poser, c'est plutôt:
"Comment la matière est - elle apparue ?" en supposant que l'antimatière soit apparue en première ou,
"Comment l'antimatière est apparue ?" en supposant que la matière soit apparue en première.
L'une n'est pas apparue avant l'autre : matière et antimatière se créent simultanément.
Citation : Paranox
L'origine de la matière, c'est un peu comme la question de la poule et de l'œuf ou encore celle du Big Bang et de la théorie du rebond.
Tout le monde sait que l'œuf est apparu avant la poule ! Les dinosaures pondaient des œufs bien avant que la première poule ne foule cette terre.
Prenons une paire particule-antiparticule, il faudra de l'énergie pour les créer, et lorsqu'elles se rencontreront (immédiatement après) rendront l'énergie qu'il a fallu pour les créer. au final il n'y a pas d'énergie.
Quand une particule rencontre son homologue "anti", le couple s'annihile. Et l'annihilation libère de l'énergie sous forme de photons gamma.
les rayons gamma sont(ou contiennent) de l'énergie.
et comme je l'ai dit cette opération es virtuelle. on peut parler d'énergie pure elle est directement rendue.
on peut même dire que la paire n'a pas existé sauf un fois sur beaucoup et cette fois la particule reste
D'après le deuxième principe de la thermodynamique, l'énergie se dilue peut à peu dans l'univers jusqu'à la mort thermique, ce qui revient à avoir un univers parfaitement isotherme.
Après la thermodynamique est basé sur de la physique statistique et on doit à poincaré un théorème qui dit que toute expérience de thermodynamique reviendra à son état d'origine pendant quelques instants si on lui laisse le temps, à une échelle de quelque milliards d'année. Il existe donc une théorie qui prolonge ce théorème et qui dit que notre univers ne serait en faite qu'une in-homogénéité dans un univers plus vaste qui serait lui globalement isotherme comme en faite une expérience de thermo où l'on néglige les variations locales avec la physique statistique.
Mais comme d'autre l'on déjà dit, sa ne revient au final qu'à ce demander quel est l'origine de l'univers.
Si on trouve l'origine de la matière (parce que bon, l'énergie, si on prend le pré Big Bang, il y en avait déjà), on pourra expliquer comment l'univers s'est formé (enfin, le truc noir avec des points blancs qui nous entoure )
Si on trouve l'origine de la matière (parce que bon, l'énergie, si on prend le pré Big Bang, il y en avait déjà), on pourra expliquer comment l'univers s'est formé (enfin, le truc noir avec des points blancs qui nous entoure )
tcheu !
c'est quoi le pré big bang ?
par définition de big bang, on ne parle pas de pré-big bang 8-)
D'après le deuxième principe de la thermodynamique, l'énergie se dilue peut à peu dans l'univers jusqu'à la mort thermique, ce qui revient à avoir un univers parfaitement isotherme.
une chose m'échappe... Peut être pourrez vous m'éclairer.
J'entends parler des principes thermodynamiques que l'on applique à l'univers, mais n'est pas un cas limite ?
J'entends par la que les principes thermodynamiques et leur équations s'utilisent en définissant un système.
Je suppose que votre système est l'univers. Soit. Mais quel est le milieu extérieur dans ce cas ? La notion d'extérieur à l'univers est impossible... quels échanges énergétique étudiez vous alors ? Ceux aux seins même de l'univers ? dans ce cas vous réalisez des échanges par rapport à quoi ?
D'où ma question : peut on réellement appliquer ce genre de principe à quelque chose d'aussi peu connu que l'univers, sans prendre le risque de dire une énorme bourde ? Ces principes n'ont jamais été contredit. Mais nous avons la un objet d'étude, l'univers, bien complexe.
Donc voila, si quelqu'un s'y connaissant sur ce point pouvait m'éclairer, cela m'aiderais beaucoup. Car je suis sceptique. Je me vois mal étudié l'univers comme un simple système, comme on peut être amené a le faire en science.
Le 2éme principe fondamentale de la thermodynamique est l'entropie ne fait qu'augmenté pour un système isolé. Il n'est pas je pense complétement idiot de considérer que l'univers est un système isolé.
L'entropie est caractéristique des échanges entre deux sources de chaleur à des températures différentes et tend à homogénéiser le système. Ainsi un système qui voit son entropie augmenté voit forcément ces températures s'homogénéiser, c'est pour sa que l'on parle de mort thermique, car dans un système homogène on ne peut pas tirer d'énergie, les moteur monotherme n'existe.
Après c'est le principe des sciences posées un loi universelle et la remettre en cause lorsque des éléments nouveaux ne viennent contredire ces lois. Dans le cas présent on a pas d'élément qui nous permettent de dire que l'univers n'est pas un système isolée et dans ce type de cas on prend simplement l'hypothèse la plus probable.
Ce qui vous gène peut être est de tirer des conclusions en étudiant un système sans pour autant regarder ce qu'il y a dedans mais c'est quelque chose que l'on fait excessivement souvent, si l'on connait les force qui s'exerce sur un système et leur point d'application avec quelque données supplémentaires (moment d'inertie, masse etc...) on est pas obligé de connaitre en détail le système pour connaitre son mouvement. C'est également ce que l'on fait lorsque l'on fait des bilans sur des systèmes ouverts.
Par contre le principe de conservation de l'énergie est-il respecté dans l'Univers? Si on prend le fond diffus cosmologique, il subit depuis le début un décalage vers le rouge à cause de l'expansion de l'espace (jusqu'a devenir aujourd'hui onde radio). Mais fréquence plus petite = énergie plus faible non? Ce rayonnement s'est donc "refroidi" depuis. N'y a-t-il pas la contradiction avec le premier principe?
Le 2éme principe fondamentale de la thermodynamique est l'entropie ne fait qu'augmenté pour un système isolé. Il n'est pas je pense complétement idiot de considérer que l'univers est un système isolé.
C'est ca qui me gène. Tout le reste est logique mais tout découle de cette hypothèse.
Isolé dans le sens où il n'échange pas d'énergie avec l'extérieur, mais il n'y a pas d'extérieur. D'où le cas limite.
Je comprends parfaitement la façon de penser. L'univers garde forcement son énergie, puisque c'est en quelque sorte la définition de l'univers. Mais de la à prendre le modèle d'un système isolé et d'appliquer les principes.
En fait, c'est peut être juste, je n'en sais rien, mais ce que j'aimerais savoir, c'est qu'est ce qui a fait penser au physicien que l'univers se comportait comme un système isolé ? Des observations ? ou il s'agit simplement de suppositions ? Une intuition commune ?
@Elentar : Qu'est ce que tu appel une singularité ? Je ne suis pas certain d'avoir bien compris la notion que tu évoque. Ca m'a pourtant l'air bien intéressant.
Un système isolé n'a pas d'interaction avec l'extérieur. Pas d'échange de matière, pas d'échange d'énergie. Pas de gain d'énergie + masse, pas de perte.
Si il n'y a pas d'échange, selon la première loi de la thermodynamique, l'énergie + masse est constante. De là [...]
Reste à prouver que l'univers n'a pas d'interaction avec l'extérieur. C'est un postulat, basé sur la définition de l'univers.
On se sait pas/n'imagine pas ce qu'il y a "à l'extérieur".
On suppose que "à l'extérieur" n'existe pas.
Donc l'univers ne donne pas d'énergie à cet "exterieur".
Et cet "extérieur" n'en donne pas à l'univers.
Donc l'univers est un système isolé.
@Aravis :
Singularité : un évènement singulier, unique.
Merci pour le cours de français jusque là j'avais compris. Mais ça n'explique pas le concept évoqué par elentar. L’apparition de l’énergie est un évènement unique et... ? Je ne vois pas la finalité de la réponse. Qu'est ce que ça change ? Pourquoi ça pose problème ? Une singularité gravitationnelle je vois bien le problème que ça pose mais dans notre cas j'ai du mal à voir les tenants et les aboutissants.
- Soit elle existe depuis toujours, ce qui est cohérent avec les lois physiques qu'on utilise aujourd'hui. Mais intellectuellement, ça n'est pas sans question.
- Soit elle est apparu à un moment. A un instant, on est passé d'une énergie nulle à une énergie non nulle. Sans transition. Si l'univers est isolé aujourd'hui, et si il a toujours été isolé, cela signifie que, à cet instant d'apparition de l'énergie, les lois qu'on utilise ne fonctionnent plus. Pourquoi seulement à cet instant ? L'univers est-il alors réellement isolé ? L'a t-il toujours été ? Cet instant, s'il a existé, est une exception dans le champ d'application des lois physiques, une singularité.
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Avez-vous entendu parler de Julia ? Laissez-vous tenter ...