Astronomie

Qu'est-ce qui explique l'existence de l'énergie/matière si elle ne peut pas être créée ou détruite ?

Qu'est-ce qui explique l'existence de l'énergie/matière si elle ne peut pas être créée ou détruite ?

Si l'énergie/matière qui était contenue dans la singularité avant le Big Bang avait toujours existé, et s'il est vrai que l'énergie/matière ne peut pas être créée ou détruite, alors qu'est-ce qui explique son existence ?


C'est une question très compliquée !

Tout d'abord, rappelons-nous que Moïse n'a pas fait descendre la loi de conservation de l'énergie du Sinaï sur des tablettes de pierre - c'est quelque chose que nous avons observé pour l'univers aujourd'hui, et que nos théories utilisent pour faire des prédictions très précises. Mais cela ne veut pas dire que cela a toujours été vrai, et en particulier que cela était vrai assez tôt dans le Big Bang pour que nos théories actuelles ne s'appliquent pas. Nous connaître que nos théories actuelles échouent pendant l'ère Planck, par exemple.

Deuxièmement, le théorème de Noether dit que la conservation de l'énergie existe parce que les lagrangiens de masse-énergie sont à symétrie temporelle. La symétrie temporelle est une très bonne symétrie aujourd'hui dans les régions de l'espace petit par rapport à l'univers entier, mais il se peut bien qu'il y ait eu des époques où ce n'était pas le cas.

En fait, il y a probablement eu de telles époques, tout comme la symétrie temporelle n'est pas une bonne symétrie, même aujourd'hui à très grande échelle. (L'univers est en expansion, et à première vue, cela provoque une non-conservation de l'énergie.)

Troisièmement, si vous essayez de sauver la loi de conservation de l'énergie en calculant l'énergie totale de l'univers entier, y compris l'énergie gravitationnelle, un ensemble d'arguments raisonnables (les calculs d'énergie en Relativité Générale peuvent être très difficiles, car l'énergie gravitationnelle a tendance à être non -local) donne une énergie totale de zéro ! L'énergie de masse dans l'univers est exactement équilibrée par l'énergie potentielle gravitationnelle. Si cela est correct, l'énergie totale a toujours été nulle.

Mais tout cela est spéculatif ! N'oubliez pas que la vraie physique est une science expérimentale et que si vous ne pouvez pas tester une théorie, cela peut être intéressant, mais ce n'est pas de la physique.


La réponse la plus simple pourrait être que la masse/l'énergie ont toujours existé. Pour l'inflation basée sur le champ, leur éternité passée est interdite par le théorème de Borde-Guth-Vilenkin, mais, comme ce théorème ne l'interdit que dans un univers en expansion "en moyenne", ils semblent compatibles avec certaines des cosmologies rebondissantes développées plus récemment, dont la plus simple compatible avec les données CMB peut être la version entièrement relativiste de Poplawski (utilisant les fermions de la version Einstein-Cartan de GR, qui ont une étendue spatiale) du scénario du "bébé univers", dans lequel l'effondrement gravitationnel de tout La grande étoile en rotation comprend des effets de marée qui séparent initialement les particules et les antiparticules de paires virtuelles, qui sont ensuite soufflées vers l'extérieur par l'énergie jusqu'à ce qu'elles soient ensuite liées par un spin particulaire, lorsque les fermions de l'étoile en train de s'effondrer se bloquent les uns contre les autres à des densités extrêmement élevées. L'univers "parental" (qui est à des échelles d'espace et de temps beaucoup plus grandes) est analogue à la peau 3-D d'un ballon de basket, et est causalement séparé par l'inertie de sa propre expansion continue, comme il aurait commencé dans un version antérieure (et à plus grande échelle) du même processus. Poplawski estime que cette cosmologie requiert un sens de rotation prévalent, elle est donc falsifiable et par conséquent scientifique, aussi marginale que puisse être cette prévalence. (Ma lecture de la notation physique est très limitée, je me suis donc appuyé sur son verbiage anglais pour certaines des déductions que j'ai faites ici.)