informations scientifiques pour coup de pouce en SF?

[Macada]

C'est très intéressant et bien clair.
Merci, Orion !

[Llyana]

Je crois que je comprends mieux ce concept d'entropie, merci !

[Orion]

Bon des spécialistes seraient peut être catastrophés que je l'explique comme ça.

Mais par principe xest une notion sujette a interpretation et si on ne cherche pas à rentrer trop dans les details, cela me semble "assez correcte".

D'un point de vue plus philosophique, l'entropie c'est ce qui fait que tout s'use, vieillit, casse, meure... mais c'est aussi ce qui permet la vie et d'avoir un monde dynamique, là où l'ordre est mort, froid...

[Umanimo]

On va plus dire "C'est le bordel chez moi", mais "C'est l'entropie chez moi".

[Orion]

C'est ça. Ranger c'est lutter contre les lois de l'univers, ça n'est pas très raisonnable.

Ou alors on peut voir ça comme quelque chose d' héroïque. L'homme seul face à la physique. C'est la classe.

[Umanimo]

C'est ça. Ranger c'est lutter contre les lois de l'univers, ça n'est pas très raisonnable.

Je ne lutte pas du tout. Je suis très raisonnable en fait. C'est bien la première fois que mon b... entropie est vue de façon positive.

[Claude Thivet]

Lorsque j'ai demandé à mon prof de thermodynamique (IUT Mesures Physiques) de m'expliquer la notion d'entropie, il m'a répondu que seules une ou deux personnes au monde en était capables. C'était au début des années 80, et depuis cette notion semble mieux comprise, mais reste un concept peu accessible au grand public.
Pour compléter ce qui a été clairement expliqué ci-dessus, j'ajouterais cette célèbre phase de Lavoisier "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme.". Autrement dit, on ne peut créer d'énergie, sauf si celle-ci est récupérée (par exemple énergie solaire) ou transformée (par exemple énergie issue de la combustion, énergie atomique). Car la matière est énergie (E=mC²).

Certains chercheurs ont également posé le principe d'un concept inverse de l'entropie qui s'appellerait néguentropie. Pour simplifier à la hache, la néguentropie créerait de l'ordre, là où l'entropie accroit le désordre. Pour ma part, et de façon purement intuitive car ces notions dépassent largement mon entendement, je crois que l'évolution du vivant est une manifestation de cette néguentropie.

J'aimerai également relever un élément qui me semble discutable dans la présentation : la supposition que l'Univers est un système fermé. Cette supposition scientifique a permis de faire des progrès considérables dans la connaissance de notre univers, et est à l'origine des hypothèses concernant la matière noire et l'énergie sombre. Les scientifiques ont en effet eu besoin de créer ces deux concepts pour expliquer, avec leurs théories actuelles, ce qu'ils observaient.
Or, nous ne connaissons rien de l'univers, en réalité. Nous ne pouvons affirmer avec certitude que l'univers est un système fermé. Du moins, je le pense. Bien sûr, je peux me tromper, n'ayant pas le niveau scientifique requis.

Mais je vais pousser plus loin, si vous le permettez, mon questionnement sur ce que le monde scientifique croit savoir de l'Univers où nous vivons.
Et puisque nous avons un scientifique chercheur ici ; qui de plus porte comme pseudo le nom de ma constellation fétiche ; je me permets de lui poser certaines questions délicates qui m'intriguent.

Je vais commencer par poser deux questions à l'énoncé simple, (mais probablement pas les réponses).

Premièrement, comment savons nous que la vitesse de la lumière est constante dans l'univers ? Par exemple nous savons que dans l'eau, la lumière est déviée car sa vitesse est différente (200 000 km/s si ma mémoire est bonne). Se pourrait-il que l'espace interstellaire ne soit pas vide ? Dans ce cas la vitesse de la lumière ne serait-elle pas affectée, faussant ainsi les calculs des distances des étoiles, etc ? La matière noire, si elle existe, pourrait-elle influencer la lumière, par exemple la ralentir ?

Deuxièmement ; question qui n'a rien à voir avec la précédente ; est-il possible d'imaginer une chimie complexe du vivant qui ne soit pas basée sur l'atome de carbone ? Quel élément pourrait éventuellement se substituer à celui-ci ?

Merci d'avoir pris le temps de nous expliquer cette notion délicate qu'est l'entropie et de s'être proposé pour répondre à nos questions. J'apprécie vraiment.

[Orion]

Bonjour,

Oui la citation de Lavoisier pour la matière s'applique totalement à l'énergie même si c'est moins évident au premier abord.

Et en effet l'entropie c'est comme la physique quantique, il faut être très prudent avec le concept car personne ne le maîtrise vraiment.

Je ne connaissais pas le principe de néguentropie, mais oui je suppose que ça correspond au vivant ou en tout cas aux structures ordonnées par consommation d'énergie. J'apprend un mot, merci!

Pour le reste, je ne suis pas du tout spécialiste de l'univers mais je peux essayer de répondre avec ce que je sais.

Est-ce que l'univers est fermé? A vrai dire je pense qu'on n'en sais rien, mais on part de ce principe là car à notre échelle ça revient au même. On a également aucune preuve du contraire jusqu'à présent... La définition de l'univers est aussi complexe, s'il englobe tout ce qui existe, alors il est forcément fermé puisque pour être ouvert, il faut s'ouvrir sur quelque chose d'autre. Sinon on peut penser qu'il y a des univers parallèles, au delà de nos trois dimensions, dans ce cas il y a potentiellement des passerelles entre eux...
De toute façon l'idée du système isolé c'est pour bien expliquer que l'énergie ne sort pas du chapeau, comme la matière. C'est comme pour les échanges de chaleur, dans un système "isolé", adiabatique, on considère que les échanges de chaleur ne peuvent se faire qu'entre les constituants du système et c'est tout. C'est faux, mais pour des calculs globaux ça marche.

Ce qui explique qu'on introduit des concept de "matière noire", "énergie noire". En fait ce ne sont ni de la matière, ni de l'énergie, c'est juste un artifice utilisé pour faire tenir le modèle standard qui est le meilleur modèle actuel pour décrire l'univers dans son ensemble. Sachant que le modèle se base sur quatre forces fondamentales dont la gravité qu'on ne maîtrise pas vraiment mais aussi sur ce qu'on "voit" de l'univers, ce qui est restreint. Sans compter la difficulté de relier physique quantique et physique classique, donc bon...
Il faut bien voir en tout cas que l'énergie noire et la matière noire (dark matter et dark energy en anglais, soit matière et énergie sombre => cachées) sont juste là pour dire "notre modèle marche pas super bien, si on avait tant d'énergie et tant de matière en plus, alors ça marche" et donc combler les trous du modèle.

Pour la lumière, sa vitesse n'est surement pas constante dans l'espace. Comme tu le dis, la vitesse de la lumière est constante dans le vide, c'est la limite physique de la vitesse, mais l'univers est loin d'être vide. Il y a notamment plein de gaz qui se promènent dans l'espace et pour avoir croisé des gens qui bossent dans le domaine, ils détectent et essayent de caractériser presque chaque jour de nouvelles molécules qui se promènent au centre de la galaxie. Ce sont en plus généralement des molécules inconnues puisqu'elles existent dans un environnement qui n'existe pas sur Terre. Dans l'espace il y a aussi beaucoup de rayonnements électromagnétiques, beaucoup plus que sur Terre et ils ont sûrement une influence sur la lumière. Sans compter les perturbations gravitationnels des trous noirs par exemple.
Pour calculer des distances, des positions, c'est donc à priori extrêmement complexe. Par contre les perturbations du signal mesuré permettent aussi de déterminer la présence d'objets qui sont invisibles au télescope. Si la lumière d'une étoile est perturbée, c'est qu'il y a quelque chose qui l'a perturbée, donc c'est qu'il y a quelque chose proche de sa trajectoire...
J'avais lu des explications sur la manière de déterminer la distance des étoiles, en utilisant des calculs très complexes, plusieurs points de repère, différents effets physiques (effet Doppler pour déterminer la vitesse des astres)... C'est d'autant plus difficile que nous sommes nous aussi en mouvement permanent. Donc honnêtement ils arrivent à savoir plein de choses très précises (à l'échelle de l'univers) mais je ne sais pas vraiment comment ils font!! Désolé...

En résumé, l'univers c'est quelque chose de vraiment très compliqué et dont on ne sait pas grand chose... Même si beaucoup de gens bossent dessus et font pleins de nouvelles découvertes.

Pour la vie basée sur autre chose que le carbone c'est difficile à dire... L'avantage du carbone c'est que sa chimie est extrêmement riche. Les molécules organiques sont principalement composées de carbone, oxygène, hydrogène et azote. Et il se trouve que ce sont des éléments très abondants dans l'univers.
A ce jour, aucun autre élément que le carbone n'a permis de faire des structure aussi complexe (protéine, ADN). Théoriquement le silicium à des propriétés atomiques proches et il a été envisagé qu'il pourrait exister une "chimie du silicium". Mais ni dans la nature ni en laboratoire n'a t'ont vu de chimie basée sur cet élément qui soit aussi complexe que la chimie organique.

Après l'univers est vaste... Et comme je le disais avant on trouve chaque jour de nouvelles molécules qui n'existent pas sur Terre car les conditions environnementales sont différentes. Mais ces molécules restent très majoritairement des molécules carbonées...

En tout cas on ne maîtrise pas tout et il y a donc de la place pour la SF!!!

J'espère avoir pu répondre un peu à tes questions. Encore une fois je ne suis pas spécialiste du domaine donc mes réponses sont limitées... Et de rien pour les explications, les connaissances c'est comme la cuisine ou l'écriture, c'est fait pour être partagé!

[Mariedelabas]

Pfff, ce fil est un piège à temps.
Je tombe dedans et j'y passerais des heures à tout relire...
Merci à Orion et Claude et les autres contributeurs !

[Claude Thivet]

Merci Orion,
J'apprécie beaucoup ta réponse, même si en fait, elle ne répond pas vraiment à mes questions. Mais comme tu l'as dit l'univers est si vaste, et la science si complexe, que l'on ne peut être spécialiste dans tous les domaines. Et je te remercie donc d'avoir fait cet effort avec compétence et humilité.
Pour résumer ma pensée sur la connaissance que l'humain a acquis de l'univers, il croit savoir beaucoup de choses, mais ce beaucoup de choses est infinitésimal par rapport à ce qu'il resterait à découvrir et connaître. Et personne ne peut être sur, pour l'instant, que toute ces connaissances soient justes
Toutefois, il serait malvenu et périlleux pour un écrivain actuel de s'opposer à certaines "vérités" scientifiques (comme l'impossibilité de dépasser la vitesse de la lumière). Inventer aujourd'hui une histoire impliquant des extra-terrestres venus de Mars serait casse-gueule, à moins d'en faire un hommage ou une parodie de la SF du siècle dernier.

Pour sortir un peu du contexte de l'univers et de la thermodynamique (que je haïssais ces cours !), des scientifiques ont décelé la possible existence d'une neuvième planète au delà de la ceinture de Kuiper. Elle serait massive, et tellement éloignée du soleil (et de nous) qu'elle ne peut être vue (pour l'instant).

C'est pour moi l'occasion de poser une autre question. Question sur laquelle j'ai glané quelques informations, mais qui manquent de cohérences et d'une vue globale.
J'ai peur que ce sujet échappe également à ton domaine de prédilection, Orion, mais peut-être qu'en rassemblant nos connaissances, nous parviendrons toutes et tous à en avoir une idée plus claire.

Quelle est la structure du système solaire ? Ma question peut paraitre bête à première vue, mais ne l'est pas. Nous savons aujourd'hui que le système solaire ne se limite pas aux quelques planètes, planétoïdes, satellites, comètes et astéroïdes que nous connaissons (nous, le grand public).
Par exemple qu'y a-t-il au delà de Neptune ?
Où se trouve la frontière physique du système solaire ? et question subsidiaire quelle est donc sa taille ?
Nous savons que Voyager a franchi la frontière de l'héliosphère il y a quelques mois ? A-t-on des infos sur ce que cet évènement unique dans l'histoire de l'humanité a pu nous enseigner ? Qu'y a-t-il après ? Ceinture de Kuiper ? Nuage d'Hoorst ?

Pourquoi les planètes orbitent-elles toutes dans un même plan (l'écliptique) ? Et dans le même ordre d'idée, pourquoi les galaxies sont-elles relativement plates ?
Y-a-t-il des astres du système solaire qui se trouvent en dehors du plan de l'écliptique ?

Ces questions me semblent relativement importantes pour tous ceux qui veulent écrire de la science-fiction, et plus particulièrement des space opera, car la connaissance profonde de notre système solaire nous permettra de mieux imaginer la structure d'autres systèmes stellaires ?

Orion, ces questions sont peut-être en dehors de ton champ de compétence, et si c'est le cas, je te prie de m'en excuser. Mais je rappelle que ces questions sont ouvertes. Mon idée ici est de regrouper nos connaissances partielles pour tenter de mettre à la portée du plus grand nombre les briques d'information les plus saillantes, et ce en toute humilité.
C'est aussi l'occasion de rappeler combien la toute puissante science terrienne est constellée de lacunes, de vides, de questions en suspens, et tissée d'hypothèses. Nous ne connaissons pas encore vraiment notre système solaire, alors que dire des autres, des galaxies lointaines, de l'univers, ou des univers ?

J'aimerais beaucoup que l'on puisse ici résumer ces connaissances. Mais il se peut que mes questions n'intéressent personne. Dans ce cas, faites le moi savoir. Je ne veux imposer de sujet à personne.

Bonne inspiration à toutes et à tous.

[Iluinar]

Je peux déjà répondre sur un point, le fait que la plupart (pas tous) des astres de notre système solaire tournent dans le plan de l'écliptique. D'après ce que l'on sait, une étoile se forme à partir d'un nuage de matière qui se contracte sous l'effet de sa propre gravitation et se met à tourner sur lui-même. Les planètes et autres astres du système solaire sont formés par les "résidus" de la formation de l'étoile. Ces résidus vont donc logiquement tourner dans le même plan mais aussi dans le même sens que l'étoile. Après coup, des collisions ou d'autres phénomènes peuvent avoir modifié ces orbites et les décaler un peu (par exemple, l'orbite de Pluton fait un angle de 17° avec le plan de l'écliptique), mais ça reste limité. Je crois que ça serait difficile d'imaginer une planète orbiter à 90° de l'écliptique.

[desienne]

C'est -grosso modo- la même mécanique à l'oeuvre en patinage :
Quand le patineur tourne sur lui même, plus il ramasse ses bras contre lui, plus il prend de la vitesse et plus il s'aplatit (il plie ses jambes). En se grandissant ensuite, il perd de la vélocité.
Les nuages de gaz se transforment en disque d’accrétion stellaire de la même façon, la matière tombe en son centre (il se ramasse) ; ça accélère la rotation de l'ensemble, le centre devient chaud, puis brûlant à mesure que la matière s'y concentre, jusqu'à allumer une étoile.
(effondrement du nuage).
C'est la théorie de base.
Le fait étant que le disque concentre plus de 95% de la matière, les planètes qui se forment ensuite le font dans le même plan. Cela dit, elles ne le restent pas forcément et la vie d'un système solaire semble tout, sauf un long fleuve tranquille.

[Claude Thivet]

Merci Ilvinar et Desienne pour ces explications claires et limpides.

Et pour mes autres questions ? Y-a-t'il des courageux pour se lancer ?
La taille du système solaire et sa composition, en dehors des quelques planètes que nous connaissons assez bien, sont fascinantes à mes yeux. Et tellement de nouvelles données nous sont parvenues depuis l'époque où, adolescent, je me targuais d'être féru en astronomie. Je n'étais qu'un sot prétentieux. Depuis j'ai oublié tous les chiffres. Il me reste la fascination pour l'univers, et sa mystérieuse beauté.
De ce point de vue, je suis sans doute comme le personnage de mon roman K13.

[Orion]

Bonjour,

Claude Thivet, mes réponses ont été faites avec peu de compétences, et peu d'humilité puisque je ne m'y connais pas trop dans ce domaine.

Pour tes nouvelles questions je n'ai pas beaucoup de réponses, mais je pense que le système solaire doit se définir comme tout ce qui se trouve dans la zone d'influence gravitationnelle du Soleil. Au final, les effets de gravitation sont ce qui compte le plus pour définir un espace donné dans l'univers.

Pour apporter quand même quelque chose au sujet, je peux donner ces liens :

http://irfu.cea.fr/Phocea/Video/index.php?id=233

http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_l ... d_ast=3601

http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_l ... d_ast=1273

De manière générale, il est très intéressant de se promener sur le site de l'irfu (Institut de Recherche sur les Forces de l'Univers). Ils travaillent à la fois sur la compréhension de la forme globale de l'univers, mais aussi avec le CERN pour déterminer quelles sont les briques élémentaires de la matière et améliorer le modèle standard.

Tu parlais aussi du fait que les écrivains de SF ne peuvent ignorer certains faits scientifiques, on pourrait aussi regretter que l'espace et son environnement très particulier soit si peu exploité. L'apesanteur par exemple modifie tellement de paramètres que c'est dommage de ne pas l'utiliser. Et puis un combat en apesanteur, c'est quand même classe...
Ainsi une structure qui ne supporterait pas son propre poids sur Terre tient très bien dans l'espace, et tout les phénomènes liés à la gravité ne fonctionnent plus (essorer une serviette dans l'espace : https://www.youtube.com/watch?v=OWcs3rXsYZA)

Le vide de l'espace implique plein de phénomènes très particuliers aussi. Evidemment il n'y a pas de sons, il suffit d'une simple petite poussée sur un objet même très massif pour qu'il se mette à bouger et ne s'arrête plus.
Mais il y a des effets plus étonnants comme le fait qu'il est plus simple de chauffer quelque chose que le refroidir. En effet, il n'y a pas de phénomène de convection, ni de conduction de la chaleur, donc elle ne s'évacue pas. Ce qui fait qu'une combinaison de cosmonaute possède un système de refroidissement, sinon rien qu'en bougeant et avec la chaleur de son propre corps, l'astronaute étoufferait rapidement.

Un autre effet très particulier est lié aux objets en orbite. Un objet en orbite tourne très rapidement autour de la planète (ou autre objet très massif) dont il subit l'influence gravitationnelle. Du coup si un objet explose en orbite, il génère plein de débris qui vont être propulsés très rapidement, vont faire le tour de la planète (ou autre) et venir frapper tout ce qui se trouve sur leur chemin (phénomène qu'on voit dans le film Gravity). Les débris vont fracasser d'autres objets qui vont faire encore plus de débris etc.
A partir d'un certain nombre de débris, il se passe ce qu'on appelle le syndrome de Kessler. Une avalanche de débris qui détruit tout sur l'orbite et la sature, rendant impossible l'exploration spatiale voire l'utilisation de satellite...

Un dernier détail très important, c'est que dans l'espace il n'y a pas de protection contre les radiations. Sur Terre on est en partie protégé par la couche d'ozone, dans l'espace il n'y a rien et les radiations solaires peuvent être très intenses. C'est un gros frein à l'exploration de mars par exemple car pendant le voyage, les astronautes risqueraient d'être très fortement irradiés (ou alors il faudrait renforcé la structure du vaisseau avec des protections en aluminium voire en plomb, qui alourdirait méchamment la structure...).

Bien sûr garder tout cela cohérent est extrêmement complexe et difficile à décrire (pleins d'objets en apesanteur, difficile à exposer à l'écrit), mais peut permettre de rendre son univers plus original encore en utilisant la réalité!

Un très bon livre de SF, très réaliste malgré quelques astuces scénaristiques c'est : Seul sur Mars de Andy Weir. Qui a en plus un héros qui s’acharne à résoudre les problèmes de manière logique et pragmatique.

En manga il y a : Planetes de Makoto Yukimura, qui décrit de manière très réaliste ce qui pourrait être le début de la colonisation spatiale d'ici 80 ans environ.

[Claude Thivet]

Bonjour Orion, et merci infiniment de ta réponse.

Tes explications sur l'apesanteur et le vide sont fascinantes. Je n'ai pas encore pris le temps de visiter les liens que tu nous proposes, mais je n'y manquerai pas.
J'ai pour toi une question qui pourrait être plus dans tes cordes. Je croyais que l'espace avait une température uniforme proche du zéro absolu. Or il me semble avoir lu (sans me souvenir exactement où) que ce n'était pas toujours le cas. J'ai cru comprendre que dans le système solaire, il y avait des endroits relativement chauds (à moins que ce ne soit dans la galaxie). Pourrais-tu m'éclairer sur ce point, qui est très flou dans ma mémoire. Je suppose que s'il y a une température plus élevée c'est qu'il y a de la matière qui s'agite. Non ?

En tout cas merci pour ta participation et tes efforts pour mettre tout cela à notre portée.
Très cordialement
Claude
PS Je visiterai tes liens plus tard, peut-être aurais-je d'autres questions, ou d'autres idées.