Exact solutions in general relativityIn general relativity, an exact solution is a solution of the Einstein field equations whose derivation does not invoke simplifying assumptions, though the starting point for that derivation may be an idealized case like a perfectly spherical shape of matter. Mathematically, finding an exact solution means finding a Lorentzian manifold equipped with tensor fields modeling states of ordinary matter, such as a fluid, or classical non-gravitational fields such as the electromagnetic field.
Univers de GödelL'univers de Gödel est une solution aux équations de la relativité générale publiée par le mathématicien Kurt Gödel en 1949. Cette solution possède plusieurs propriétés remarquables. Elle décrit un univers en rotation, c'est-à-dire un univers qui possède une direction privilégiée que l'on peut localement assimiler à un axe de rotation. Par ailleurs, la structure de l'espace-temps permet l'existence de courbes de genre temps refermées sur elles-mêmes. Ces travaux sont à l'origine de la recherche d'un plus grand nombre de solutions exactes aux équations d'Einstein.
Constante cosmologiqueLa constante cosmologique est un paramètre ajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible avec l'idée qu'il avait alors d'un Univers statique. La constante cosmologique est notée . Elle a la dimension d'une courbure de l'espace, . Depuis la fin des années 1990, les développements de la cosmologie ont montré que l'expansion de l'Univers, interprétée en termes de masse et d'énergie, pouvait être attribuée à 68 % à une « énergie sombre » dont l'effet est celui de la constante cosmologique.
Nordström's theory of gravitationIn theoretical physics, Nordström's theory of gravitation was a predecessor of general relativity. Strictly speaking, there were actually two distinct theories proposed by the Finnish theoretical physicist Gunnar Nordström, in 1912 and 1913 respectively. The first was quickly dismissed, but the second became the first known example of a metric theory of gravitation, in which the effects of gravitation are treated entirely in terms of the geometry of a curved spacetime.
Petrov classificationIn differential geometry and theoretical physics, the Petrov classification (also known as Petrov–Pirani–Penrose classification) describes the possible algebraic symmetries of the Weyl tensor at each event in a Lorentzian manifold. It is most often applied in studying exact solutions of Einstein's field equations, but strictly speaking the classification is a theorem in pure mathematics applying to any Lorentzian manifold, independent of any physical interpretation. The classification was found in 1954 by A.
Timeline of gravitational physics and relativityThe following is a timeline of gravitational physics and general relativity. 3rd century BC – Aristarchus of Samos proposes heliocentric model, measures the distance to the Moon and its size 1543 – Nicolaus Copernicus places the Sun at the gravitational center, starting a revolution in science 1583 – Galileo Galilei induces the period relationship of a pendulum from observations (according to later biographer). 1586 – Simon Stevin demonstrates that two objects of different mass accelerate at the same rate when dropped.
Singularité de SchwarzschildLa singularité de Schwarzschild est le comportement divergent de la métrique de Schwarzschild quand . Il ne faut pas la confondre avec la singularité gravitationnelle d'un trou noir. Cette singularité n'est qu'apparente : elle se manifeste dans l'expression classique de cette métrique, mais pas dans d'autres. On considère donc que c'est une singularité mathématique pour la métrique classique de Schwarzschild, mais que ce n'est pas une singularité physique.
Problème de la constante cosmologiqueEn cosmologie, le problème de la constante cosmologique ou catastrophe du vide est l'écart entre la faible valeur observée de la densité de l'énergie du vide (dont la valeur est limitée par celle de la constante cosmologique) et la grande valeur théorique de l'énergie du point zéro suggérée par la théorie quantique des champs. En fonction du seuil de l'énergie de Planck ainsi que d'autres facteurs, l'écart peut atteindre l'ordre de , une différence décrite par les physiciens comme « le plus grand fossé entre la théorie et l'expérience de toute la science » et « la pire prédiction théorique de l'histoire de la physique ».
Relativité généraleLa relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation, c'est-à-dire qu'elle décrit l'influence de la présence de matière, et plus généralement d'énergie, sur le mouvement des astres en tenant compte des principes de la relativité restreinte. La relativité générale englobe et supplante la théorie de la gravitation universelle d'Isaac Newton qui en représente la limite aux petites vitesses (comparées à la vitesse de la lumière) et aux champs gravitationnels faibles.
Démonstration (logique et mathématiques)vignette| : un des plus vieux fragments des Éléments d'Euclide qui montre une démonstration mathématique. En mathématiques et en logique, une démonstration est un ensemble structuré d'étapes correctes de raisonnement. Dans une démonstration, chaque étape est soit un axiome (un fait acquis), soit l'application d'une règle qui permet d'affirmer qu'une proposition, la conclusion, est une conséquence logique d'une ou plusieurs autres propositions, les prémisses de la règle.
CosmologieLa cosmologie est une branche de la physique qui regroupe les études scientifiques portant sur les propriétés de l'univers dans son ensemble, sa structure. La cosmologie permet d'étudier l'origine et l'évolution de l'univers. Les théories et les hypothèses permettent d'établir des modèles, qui sont testés avec des observations. La théorie dominante sur l'origine et l'évolution de notre Univers est la théorie du Big Bang. La Terre est une planète de taille relativement modeste (environ km de rayon), en orbite autour d'une étoile de la Séquence principale, le Soleil.
Spacetime symmetriesSpacetime symmetries are features of spacetime that can be described as exhibiting some form of symmetry. The role of symmetry in physics is important in simplifying solutions to many problems. Spacetime symmetries are used in the study of exact solutions of Einstein's field equations of general relativity. Spacetime symmetries are distinguished from internal symmetries. Physical problems are often investigated and solved by noticing features which have some form of symmetry.
Raisonnement par disjonction de casProof by exhaustion, also known as proof by cases, proof by case analysis, complete induction or the brute force method, is a method of mathematical proof in which the statement to be proved is split into a finite number of cases or sets of equivalent cases, and where each type of case is checked to see if the proposition in question holds. This is a method of direct proof. A proof by exhaustion typically contains two stages: A proof that the set of cases is exhaustive; i.e.
Loi de Hubble-LemaîtreEn astronomie, la loi de Hubble-Lemaître (anciennement loi de Hubble) énonce que les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse approximativement proportionnelle à leur distance. Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s'éloigner rapidement. Cette loi ne concerne que la partie de l'univers accessible aux observations. L'extrapolation de la loi de Hubble-Lemaître sur des distances plus grandes est possible, mais uniquement si l'univers demeure homogène et isotrope sur de plus grandes distances.
Cosmologie inhomogèneLa cosmologie inhomogène signifie normalement l'étude de la structure de l'Univers et de son expansion ou bien avec une solution exacte cosmologique de l'équation d'Einstein, c'est-à-dire un espace-temps (une variété lorentzienne) induite d'une métrique, ou bien avec une méthode de calcul des moyennes spatiales ou spatio-temporelles. Ces modèles ont pour but de prendre en compte l'inhomogénéité de la distribution de la matière à l'époque de la formation des grandes structures afin de modéliser ou bien une structure telle qu'un grand vide ou un amas de galaxies, ou bien l'Univers, souvent en traitant l'énergie sombre comme hypothèse superflue.
Courbe fermée de type tempsDans une variété lorentzienne de la géométrie différentielle, on appelle , courbe de genre temps fermée ou courbe temporelle fermée (closed timelike curve, ou en abrégé CTC, en anglais) la ligne d'univers d'une particule matérielle fermée dans l'espace-temps, c'est-à-dire capable de retourner au même point et à son instant de départ. a évoqué cette possibilité en 1937 et Kurt Gödel en 1949. Si l’existence des CTC était prouvée, cela pourrait au moins impliquer la possibilité théorique de construire une machine à voyager dans le temps, ainsi qu’une reformulation du paradoxe du grand-père.
Inflation cosmiquevignette |upright=1.5 |Inflation cosmique (en beige), avant seconde. L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang lors duquel une région de l'Univers comprenant l'Univers observable a connu une phase d'expansion très rapide qui lui aurait permis de grossir d'un facteur considérable : au moins 10 en un temps extrêmement bref, compris entre 10 et 10 secondes après le Big Bang. Ce modèle cosmologique offre une solution à la fois au problème de l'horizon et au problème de la platitude.
Pp-wave spacetimeIn general relativity, the pp-wave spacetimes, or pp-waves for short, are an important family of exact solutions of Einstein's field equation. The term pp stands for plane-fronted waves with parallel propagation, and was introduced in 1962 by Jürgen Ehlers and Wolfgang Kundt. The pp-waves solutions model radiation moving at the speed of light. This radiation may consist of: electromagnetic radiation, gravitational radiation, massless radiation associated with Weyl fermions, massless radiation associated with some hypothetical distinct type relativistic classical field, or any combination of these, so long as the radiation is all moving in the same direction.
Kerr metricThe Kerr metric or Kerr geometry describes the geometry of empty spacetime around a rotating uncharged axially symmetric black hole with a quasispherical event horizon. The Kerr metric is an exact solution of the Einstein field equations of general relativity; these equations are highly non-linear, which makes exact solutions very difficult to find. The Kerr metric is a generalization to a rotating body of the Schwarzschild metric, discovered by Karl Schwarzschild in 1915, which described the geometry of spacetime around an uncharged, spherically symmetric, and non-rotating body.
Onde gravitationnelleEn physique, une onde gravitationnelle, appelée parfois onde de gravitation, est une oscillation de la courbure de l'espace-temps qui se propage à grande distance de son point de formation. Albert Einstein a prédit l'existence des ondes gravitationnelles en : selon sa théorie de la relativité générale qu’il venait de publier, de même que les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X, etc.) sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles seraient produites par des masses accélérées et se propageraient à la vitesse de la lumière dans le vide.
