La physique quantique pour les nuls en 10 épisodes
« Il n’y a plus rien à découvrir en physique aujourd’hui, tout ce qui reste est d’améliorer la précision des mesures. »
Citation du physicien Lord Kelvin en 1900.
La physique du 19e siècle, la fin de l’histoire ?
Cette citation de l’un des plus grands physiciens du 19e siècle résume bien l’état d’esprit qui régnait dans le monde scientifique de l’époque. Nul ne s’attendait alors à ce que deux des principales théories admises comme des vérités ultimes allaient être remplacées en moins d’un quart de siècle.
On distinguait alors trois grands piliers théoriques dont un seul d’entre eux a survécu aux révolutions conceptuelles du 20ième siècle. Le premier pilier était basé sur la théorie de Newton avec la notion de matière possédant une masse et interagissant à distance à travers ce que l’on a appelé des forces. Le second introduisait le concept de champs ondulatoires immatériels dits électromagnétiques se propageant sans support apparent, la lumière visible étant une petite partie de cet ensemble. Enfin le troisième pilier qui de son coté a survécu est la thermodynamique traitant des échanges de chaleur et des conversions d’énergie.
A l’époque, les scientifiques pensaient la matière était de structure particulaire et la lumière ondulatoire comme l’indiquait la célèbre expérience des fentes de Young en 1801 qui montrait des franges d’interférence lors de l’addition de deux rayons lumineux.
Il restait cependant quelques questions en apparence simples à élucider à savoir le mystère du corps noir et l’effet photoélectrique. Et ô surprise, ces dernières, loin d’être mineures ont conduit à la remise en cause de tout l’édifice.
Théorie quantique, une révolution de la physique au début du 20e siècle
Épisode #1 : Max Planck et les quantas
Max Planck mit en 1900 le premier coup de boutoir à la physique ondulatoire de la lumière en introduisant la notion de quantas lumineux, seule méthode permettant d’expliquer le problème du corps noir, la lumière devient donc une entité constituée d’un ensemble de petits paquets d’énergie indivisibles. Planck introduisit alors sa fameuse constante h qui est l’une des constantes fondamentales de l’Univers, on la retrouve sans surprises dans toute la mécanique quantique.
Épisode #2 : Albert Einstein introduit le photon
En 1905 à partir des travaux de Planck, Einstein poursuit dans cette voie en expliquant l’effet photoélectrique.
Lorsque l’on soumet une plaque métallique à un rayon lumineux à haute fréquence, alors la plaque émet des électrons. La théorie ondulatoire donnant des résultats incohérents, Einstein explique le phénomène en introduisant la notion de particules de lumières absorbées par la plaque, le photon était né.
Dans les calculs, l’énergie E du photon reste alors associée à une longueur d’onde λ par une relation simple dite de Planck-Einstein utilisant la constante de Planck h et c la vitesse de la lumière (E = h.c/λ). Plus la longueur d’onde est petite, plus l’énergie du photon est grande.
C’est à cette date que la représentation mentale de la lumière se complique avec la notion de dualité, en effet cette dernière se présente « en même temps » comme une onde et comme une particule.
Remarque : il n’y a pas de limite théorique à l’énergie véhiculée par un photon, cependant les sources les plus puissantes détectées dans l’univers ont atteint les 450 TeV (téraélectronvolt).
Épisode #3 : Louis De Broglie subodore que la matière est aussi une onde
En 1924, Louis De Broglie va encore plus loin en présentant dans sa thèse sa fameuse hypothèse qui à l’instar des travaux d’Einstein sur la lumière associe également une onde à chaque particule matérielle de masse m comme par exemple un électron.
Cette idée est révolutionnaire.
En effet De Broglie est parti du fait que la lumière que l’on croyait purement ondulatoire s’est avérée être également de nature particulaire, il fit alors l’hypothèse que symétriquement la matière que l’on pensait purement particulaire pouvait également présenter une nature ondulatoire.
Cette hypothèse sera ultérieurement vérifiée par l’expérience de Davisson-Germer en 1927 qui réussit à faire interférer des électrons à l’identique de l’expérience des fentes d’Young avec la lumière.
Épisode #4 : Erwin Schrödinger met tout cela en équation (Ψ)
C’est en 1925 que le physicien Erwin Schrödinger poursuit l’écriture de l’histoire, il prend la thèse de De Broglie sous le bras et, accompagné d’après la légende par l’une de ses maitresses [1] part en montagne pour réfléchir à la question de la dualité onde-particule afin de construire un formalisme mathématique.
En mécanique quantique du fait de cette dualité, la notion familière de trajectoire en mécanique classique n’existe pas. Il s’agissait alors pour Schrödinger d’imaginer des opérateurs mathématiques spécifiques basés toutefois sur un principe de correspondance avec la mécanique classique.
Partant alors de l’équation classique de la conservation d’énergie d’un système avec ses deux composantes cinétique et potentielle, il rechercha alors une fonction mathématique pour caractériser l’état quantique d’un système en fonction du temps.
Cette dernière appelée fonction d’onde fut nommée psi, elle est notée : Ψ. Elle est dite complexe car elle fait intervenir le nombre imaginaire i et pour chaque problème traité, il faut établir une fonction d’onde spécifique.
Pour déterminer la fonction Ψ, Schrödinger établit son équation éponyme qui est une équation complexe aux dérivées partielles en fonction du temps dont l’inconnue est la fonction d’onde Ψ.
On remarque que comme en relativité, le temps est considéré comme existant à l’extérieur du système [2].
Pour les curieux, voici la forme mathématique sous laquelle se présente cette équation dans le cas général [4] :
Elle caractérise l’évolution temporelle d’un système quantique par conservation de son énergie totale H (Hamiltonien). A noter que cette équation n’est valable qu’en dehors du cadre relativiste, soit en dessous de 10% de la vitesse de la lumière.
Sans entrer dans des détails techniques, il n’y a que dans des cas simples que l’on peut résoudre cette équation par détermination de solutions (Ψ1, Ψ2, etc.), pour les cas complexes il faut recourir à des simulations numériques sur ordinateur.
L’évolution de cette fonction dans le temps est déterministe mais elle n’est pas exploitable directement car elle est définie dans un espace dit de Hilbert sans rapport avec l’espace-temps dans lequel nous évoluons. Elle ne renseigne donc pas directement sur des valeurs de paramètres mesurables telles qu’une position ou une vitesse (voir ce cours ici).
Pour les cas relativistes, Paul Dirac partant du formalisme de Schrödinger a établi une équation compatible avec la relativité restreinte nommée « Équation de Dirac« . Il a été récemment démontré en 2018 par Nathalie Deberg (lien Journal Of Physics) que cette équation était compatible avec les énergies négatives du modèle cosmologique Janus [5].
Lorsque Schrödinger a construit sa fonction d’onde, il n’a cependant pas immédiatement appréhendé sa signification exacte et ses implications.
Épisode #5 : Max Born et Niels Bohr donnent un sens physique à la fonction d’onde
Peu de temps après sa publication, Max Born et Niels Bohr donnent un sens à la fonction Ψ établie par Schrödinger.
A partir de conditions initiales définies Ψ (r0,t0), la valeur de la fonction à un instant t décrit l’état quantique du système étudié dans l’espace de Hilbert où il est définit. Il ne dit rien à ce niveau concernant des valeurs de mesures possibles.
Afin de pouvoir mesurer quelque chose et faire le lien avec l’expérience, il faut introduire la notion d’observables. Ces observable seront de deux types, soit elles ne peuvent prendre qu’un nombre fini de valeurs (ex : polarisation, spin), soit elles peuvent avoir n’importe quelle valeur (ex : vitesse, position). Dans ce second cas, on ne considérera un résultat de mesure possible qu’à l’intérieur d’une plage de valeurs (utilisation des écarts-types) car en physique quantique, tout est décrit par nature à l’aide de quantas.
Une observable est obtenue en effectuant une opération mathématique qui va décomposer la fonction Ψ en un ensemble de valeurs possibles qui seront alors susceptibles d’être mesurées, on parle de combinaison linéaire d’états propres. A chacune de ces valeurs pourra alors être évaluée une probabilité d’être mesurée par calcul du carré du module de l’état propre et la somme des probabilités de toutes ces valeurs sera de 100% (normalisation). C’est la même chose que pour un lancement de dé, il y a 6 valeurs possibles mais on ne peut pas déterminer celle du prochain lancer.
Il y a ensuite un aspect fondamental à considérer sur la question de la mesure d’un paramètre physique. En effet, toute mesure provoque une interaction entre l’objet mesuré et l’appareillage de mesure.
Comme on vient de le voir, avant la mesure le système est dans un état dit non déterminé, c’est à dire que cette dernière sera susceptible de prendre plusieurs valeurs possibles. Lors de la mesure, on dit que la fonction d’onde Ψ « s’effondre » en une valeur particulière.
Cette mesure va ensuite changer les conditions initiales de Ψ qui devra donc être mise à jour. Ψ(r,t) va ensuite recommencer à évoluer selon ce nouvel état initial jusqu’à la prochaine mesure ou interaction.
Max Born établit également un principe fondamental de la physique quantique avec sa relation de non commutativité des vitesses et positions : pq-qp=-iħ
En clair cette relation indique que selon l’ordre dans lequel on effectue les mesures de vitesses et de positions, les résultats obtenus seront différents.
Cette formule fondamentale fut gravée sur la tombe de Max Born.
D’après ce qui précède et selon l’interprétation dite de Copenhague, le comportement à très petite échelle est gouverné par le hasard, Einstein ayant une vision classique ne peut accepter cela et ainsi nait une controverse :
Einstein : « – Dieu ne joue pas aux dés ! »
Bohr : « – Einstein, arrêtez de dire à Dieu ce qu’il doit faire ! »
Épisode #6 : Principe de superposition
Nous venons de voir que les équations ne permettent pas de calculer la valeur d’un paramètre de manière déterministe mais seulement de lui attribuer une probabilité de mesure parmi un ensemble de valeurs possibles. La question qui se pose et qui continue de faire débat plus d’un siècle après est de se représenter l’état du système juste avant l’opération de mesure.
Le système étant totalement indéterminé avant cette opération, il est supposé que ce dernier est constitué par la superposition de tous les états possibles, la mesure réduira cette situation en un seul état.
Aristote avait établi un principe dit du tiers exclus qui lui semblait être un dogme intangible, en effet une porte peut être soit ouverte soit fermée, il n’y a pas de possibilité « tierce ».
En physique quantique, ce principe est en apparence violé, en effet si l’on prend l’image de la porte, alors tant qu’on ne la regarde pas cette dernière est dans un état indéterminé, elle est en même temps ouverte et fermée !
Selon la notation dite « bra-ket« , la fonction d’onde de la porte s’écrit : |Ψ(porte)> = |porte ouverte> + |porte fermée>
Si l’on tourne la tête vers la porte ce qui revient à faire une observation ou une mesure si l’on préfère, alors elle se fige en un seul état : « ouverte » ou « fermée ».
D’où une interprétation -qui continue à faire débat- en considérant que c’est l’action de prise de conscience d’une situation qui permet de fixer un système constitué d’états superposés à un état déterminé.
Épisode #7 : selon Werner Heisenberg, il est impossible de prévoir en même temps la vitesse et la position
En 1927, Werner Heisenberg énonce son fameux principe d’indétermination qui contribua à son tour largement au débat sur la signification profonde de la théorie quantique.
Nous avons vu plus haut que pour les paramètres pouvant prendre une valeur quelconque (continue) comme la position ou la vitesse, alors il faut raisonner sur une plage de valeurs possibles ou écart-type σ (sigma).
Le principe d’indétermination d’Heisenberg indique que pour les paramètres vitesse (v) et position (x) d’une particule, la précision avec laquelle on peut connaitre simultanément ces deux paramètres est proportionnelle à la masse de la particule (σx.σv =<ħ/m).
Puisque les masses des particules élémentaires sont très faibles, cela signifie par exemple que si l’on connait la vitesse avec précision (+- 0.0001 m/s) alors on perd la précision sur la position (+- 1 km).
Ce principe correspond à une propriété physique, il n’est pas inhérent aux imprécisions de mesures.
Pour un objet macroscopique, sa masse étant très élevée alors la précision sur les deux paramètres peut être très grande, ce qui montre la compatibilité de ce principe avec la physique classique à notre échelle.
Terminons en précisant que ce principe est vrai également pour d’autres couples de paramètres que la vitesse et la position (Ex : énergie/temps).
Épisode #8 : Principe d’exclusion de (Wolfgang) Pauli, le mystère du « spin »
Pour comprendre le principe d’exclusion de Pauli, il faut évoquer la notion de spin qui est l’un des paramètres quantique les plus étranges (Wiki). Il fut introduit par Wolfgang Pauli en 1924 dans les équations pour modéliser un comportement inexpliqué de l’électron (effet Zeeman).
Chaque particule quantique possède donc un spin qui conditionnera le comportement de cette dernière.
Ce paramètre est très difficile à interpréter car il ne possède pas d’équivalent en physique classique. Cependant pour se faire une idée approximative, on peut le comparer à une sorte de moment cinétique via une rotation de la particule sur elle-même selon une certaine vitesse et selon une certaine direction.
Puisque c’est un paramètre quantique, ce dernier est quantifié et il ne peut prendre qu’une valeur multiple de 1/2 et proportionnelle à la constante de Planck.
Une autre manière de représenter le spin consiste à le mettre en relation avec la notion de symétrie. La valeur du spin sera liée aux caractéristiques de symétrie spatiale de la particule considérée comme fraction d’un tour complet en rotation.
Par exemple, un as de cœur possède un spin de 1 car il faut un tour complet de la carte pour la retrouver dans le même état, le 2 de cœur quand à lui ne requiert qu’un demi tour, son spin sera donc de 1/2.
Là ou cela se corse c’est qu’il existe des particules de spin 2 comme l’hypothétique graviton, ce qui signifie qu’il lui faut 2 tours pour se retrouver dans le même état. Le boson de Higgs quant à lui est de spin 0, ce qui pourrait évoquer pour ce dernier la topologie d’une sphère.
Le modèle standard de la physique des particules [3] classe alors ces dernières en deux grandes catégories selon leur valeur de spin avec des propriétés très différentes.
Les particules de spin entier ou nul sont appelées bosons et celles ayant un spin demi-entier (1/2, 3/2, 5/2…) sont nommées fermions.
Et nous en arrivons enfin au principe d’exclusion de Pauli qui indique que deux fermions ne peuvent posséder simultanément les mêmes paramètres quantiques, en particulier pour leur position spatiale. Ce principe permet d’expliquer parfaitement la répartition des électrons en couche autour du noyau ainsi que toutes les règles sur la construction des atomes de tous les éléments possibles de la nature (tableau de Mendeleïev).
Plus trivialement, ce principe explique que puisque deux fermions (en gros « de la matière ») ne peuvent occuper la même position physique, alors si l’on s’assoit sur une chaise on ne passera pas au travers à cause d’interactions fortement répulsives entre les électrons des atomes !
A l’inverse, les bosons peuvent sans problème occuper un même point de l’espace, cela est illustré par le laser qui concentre une grande énergie en un seul point. Par ailleurs, ce sont des bosons qui servent de liants aux protons et neutrons constituant les noyaux atomiques.
Notons enfin que le photon sans masse qui est le boson de l’interaction électromagnétique possède l’équivalent du spin appelé polarisation, cette dernière peut prendre deux valeurs : +1 ou -1, l’électron quand à lui est un fermion avec également deux valeurs de spin possible : +1/2 ou -1/2.
Une vidéo sur le spin ici.
Épisode #9 : Intrication quantique, la distance n’a aucune influence
L’intrication est un autre phénomène particulièrement contre-intuitif. Si deux particules (P1 et P2) ont été en interaction comme par exemple si elles sont issues de la désintégration d’une autre particule, alors ces dernières seront liées quelle que soit la distance qui les séparent, elles sont dites intriquées.
La mesure d’un état quantique sur l’une va certes obéir au calcul probabiliste avec les états superposés, cependant dès que l’on aura le résultat de la mesure de P1 alors on connaitra à coup sur la valeur du même paramètre sur la particule P2. Si les particules n’étaient pas intriquées, alors les valeurs de P1 et P2 seraient indépendantes.
Prenons un exemple basé sur des photons, nous avons vu que le spin appelé polarisation pour ces particules peut être +1 ou -1. Pour deux photons quelconques, si l’on mesure la polarisation de l’un d’eux à 1, alors celle du second pourra être 1 ou -1. Si les deux photons sont intriqués, alors leur valeur de spin sera systématiquement inversée. Par exemple une mesure du spin à 1 sur le premier impliquera dans 100% des cas une mesure du spin à -1 pour le second.
Comment le photon mesuré peut il communiquer instantanément avec l’autre sachant qu’aucun signal ne peut dépasser la vitesse de la lumière ?
Épisode #10 : Effet tunnel, une particule peut passer à travers un mur !
L’effet tunnel consiste en la possibilité pour une particule de traverser ce que l’on appelle une barrière de potentiel même si l’énergie de cette particule est inférieure à ladite barrière, la probabilité de traverser se calcule à l’aide de la fonction d’onde de la particule. En termes plus clair cela signifie qu’une particule peut comme par magie « passer au travers » une sorte de mur sans briser ce dernier.
La radioactivité alpha de l’Uranium 238 est un bon exemple d’effet tunnel. Le noyau U238 est constitué de 92 protons et 146 neutrons (92+146=238), à chaque composant de ce noyau est associée une fonction d’onde Ψ qui indique une probabilité de présence forte dans le noyau mais également faible à l’extérieur du noyau. On constate alors que des morceaux du noyau peuvent se retrouver spontanément éjectés à l’extérieur, ces morceaux sont constitués de 2 protons et 2 neutrons « collés », soit des noyaux d’hélium (4He). L’atome U238 sera alors transformé en thorium 234 constitué de 90 protons et 144 neutrons.
L’effet tunnel est très utilisé en électronique comme par exemple dans les transistors, composants de base des puces des ordinateurs. Il a également permis la technologie des disques SSD et autres clés USB où l’on fait entrer ou sortir par effet tunnel des électrons dans une cavité isolante (électrons présents -> bit = 1, électrons absents -> bit =0).
Après cette présentation assez complète de la théorie quantique en une série d’épisodes, nous pouvons synthétiser tout cela en une dizaine de lignes.
La physique quantique en 10 lignes
A la fin du 19e siècle, les physiciens croyaient à la fin de l’histoire avec la théorie de Newton basée sur des particules matérielles possédant une masse et l’électromagnétisme qui modélisait la lumière sous la forme d’ondes énergétiques pures. Deux problèmes en apparence mineurs ont induit l’élaboration d’une nouvelle théorie dite quantique complètement différente des précédentes avec des particularités très surprenantes.
Selon cette dernière, la lumière n’est plus seulement ondulatoire mais également particulaire, soit une nature duale. Ces particules de lumière ou quantas appelées photons présentent la caractéristique de pouvoir occuper un même point de l’espace. Les photons font partie de la famille des bosons qui servent de « colle » pour lier les particules de matière.
La dualité de la lumière fut étendue aux particules massiques de matière appelées fermions qui présentent également un comportement ondulatoire, il leur est cependant interdit d’occuper un même point de l’espace. Une propriété étrange des particules de matière est l’effet tunnel qui leur permet parfois de traverser une barrière sans la briser.
Ces concepts ont été modélisés mathématiquement avec la fonction d’onde psi qui a permis de prédire des résultats de mesures sous la forme de probabilités comme pour la météo signant ainsi la fin du déterminisme en microphysique.
Avant toute mesure ou interaction c’est à dire tant qu’on ne regarde pas, on considère qu’un système est constitué par la superposition de toutes les valeurs de mesures possibles et selon l’ordre dans lequel on effectue les mesures, les résultats seront différents.
Des particules ayant interagit ensemble sont dites intriquées, elles seront irrémédiablement et instantanément liées quelle que soit la distance qui les séparent.
L’interprétation de tous ces concepts continue de faire débat.
Conclusion
Depuis des milliers d’années, il a été considéré comme évident que la matière était l’un des composants fondamentaux de l’Univers. Cependant, avec la science moderne qui a fait des pas de géants vers la connaissance du monde en profondeur, on s’est aperçus que plus on cherche la matière, moins on la trouve.
Il serait sans doute temps de revenir en arrière sur des croyances bien ancrées et de réfléchir à un changement majeur de paradigme en se posant les bonnes questions.
En effet, de quoi sommes-nous vraiment certains dans notre expérience quotidienne ?
La réponse est dans la question, la conscience est le seul élément de réalité dont l’existence ne peut être remise en question. Et donc si les matérialistes pensent que la conscience est une propriété émergente de la matière et que cette dernière ne semble correspondre à aucune réalité ontologique, ne serait il pas temps d’envisager une inversion de la cause et de l’effet [6] ?
Références
[1] « Helgoland » – Carlo Rovelli – 2021
[2] « L’Ordre du Temps » – Carlo Rovelli – 2017
[3] Le Modèle standard de la physique
[4] Cours de physique en E-Learning (Chaine Youtube ici).
[5] « On evidence for negative energies and masses in the Dirac equation through a unitary time-reversal operator » – Journal Of Physics 2018 (Deberg, Petit, D’Agostini)
[6] « Physique quantique – L’esprit de la matière » – Vahé Zartarian (son site) – 2014
126 réactions
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josy&jacq
24 mai 2022 23:01
@Zevengeur : « Schrödinger & Co » ?
Contre-vérité monumentale. Dans tous les manuels autorisés, l’équation d’onde de matière du dit Schrödinger est énergiquement dé-Schrödinger-isée (par ses ennemis).
Une partie des détails du crime à
http://citoyens.deontolog.org/index.php/topic,1141.0.html -
Mao-Tsé-Toung
19 mai 2022 23:21
Mao-Tsé-Toung 29 avril 18:44Zip_N 29 avril 17:04Le spin 1/2 est un spin de gravité qui définit l’asymétrie, et le spin 1/1 est un spin d’antigravité qui définit la symétrie ? Le fragment et son aggloméra ?
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Zip_N
Le spin est une donnée intrinsèque de toute particule élémentaire comme le photon ou l’électron ! Intrinsèquecar par exemple tout électron
de l’univers a un SPIN = 1/2 comme rappelé dans la leçon précédente !
Ne pas confondre valeur intrinsèqueet valeur « circonstancielle » comme la position ou la vitesse
La valeur du SPIN est mesurée par l’expérience de Stern et Gerlach :
pour l’électron, comme nous le rappelle E Klein, il prend 2 valeurs possibles toujours en superposition d’état : je vous laisse les noter en écoutant attentivement E Kleinou en consultant tout document sérieux (à faire obligatoirement plusieurs fois das sa vie de physicien !)
Ceci étant dit le SPIN est expliqué à partir de la Physique Classique comme un moment cinétique (produit vectoriel dont j’ai déjà parlé à maintes reprises en propédeutique MPC) qui indique une rotation ! Le mot SPIN utilisé en PQ veut dire tourner, mais rien ne tourne ici, la particule élémentaire n’est pas une toupie...Encore une fois, j’écris de mémoire, mais très concentré tout de même !
Quand vous écrivez tout de go :
"Le spin 1/2 est un spin de gravité qui définit l’asymétrie, et le spin 1/1 est un spin d’antigravité qui définit la symétrie ? Le fragment et son aggloméra ? "votre propos sous-entend clairement que vous n’avez pas fait votre propédeutique MPC ce qui vous aurait évité d’écrire n’importe quoi ici !
Merci quand même pour votre contribution
Mao-Tsé-Toung 29 avril 18:44ip_N 29 avril 17:04Le spin 1/2 est un spin de gravité qui définit l’asymétrie, et le spin 1/1 est un spin d’antigravité qui définit la symétrie ? Le fragment et son aggloméra ?
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Zip_N
Le spin est une donnée intrinsèque de toute particule élémentaire comme le photon ou l’électron ! Intrinsèquecar par exemple tout électron
de l’univers a un SPIN = 1/2 comme rappelé dans la leçon précédente !
Ne pas confondre valeur intrinsèqueet valeur « circonstancielle » comme la position ou la vitesse
La valeur du SPIN est mesurée par l’expérience de Stern et Gerlach :
pour l’électron, comme nous le rappelle E Klein, il prend 2 valeurs possibles toujours en superposition d’état : je vous laisse les noter en écoutant attentivement E Kleinou en consultant tout document sérieux (à faire obligatoirement plusieurs fois das sa vie de physicien !)
Ceci étant dit le SPIN est expliqué à partir de la Physique Classique comme un moment cinétique (produit vectoriel dont j’ai déjà parlé à maintes reprises en propédeutique MPC) qui indique une rotation ! Le mot SPIN utilisé en PQ veut dire tourner, mais rien ne tourne ici, la particule élémentaire n’est pas une toupie...Encore une fois, j’écris de mémoire, mais très concentré tout de même !
Quand vous écrivez tout de go :
"Le spin 1/2 est un spin de gravité qui définit l’asymétrie, et le spin 1/1 est un spin d’antigravité qui définit la symétrie ? Le fragment et son aggloméra ? "votre propos sous-entend clairement que vous n’avez pas fait votre propédeutique MPC ce qui vous aurait évité d’écrire n’importe quoi ici !
Merci quand même pour votre contribution-
Mao-Tsé-Toung
19 mai 2022 23:49
Ci-dessus copié/collé du 29 avril
2022 sur Ago.tv :
"j’écris de mémoire, mais très concentré tout de même !"
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Zevengeur ; TOUS
PQ : Bel effort d’écriture rare auj sur Ago.fr!
Nonobstant en LISANT votre introduction et m’arrêtant sur le SPIN, vous semblez -d’une manière générale— davantage compter sur la quantité que sur la qualité pour « impressionner » (dit gentiment) votre auditoire !
Ci-dessus mon expérience récente sur Ago.tv :
Étant joueur je propose à la communauté Ago.fr
, un débat comparatif circonscrit sur le très SUBTIL spin à partir de nos deux seuls exposés pour éviter de trop se disperser !
Cependant il ne sera interdit à personne de présenter sa propre mouture, à condition qu’elle présente quelque intérêt (à la communauté
de donner son point de vue)
-
Mao-Tsé-Toung
21 mai 2022 10:13
Zevengeur
Mes propos
1/
PQ : Bel effort d’écriture rare auj sur Ago.fr2/
Critique qui se veut objective (constructive) à propos du spin en PQ
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Mao-Tsé-Toung
Mon propos ici s’il peut sembler, à prime abord, irrespectueux, l’est-il vraiment ?!
IL N’EN EST RIEN !
1/
Remerciements à Zevengeurpour l’avoir rédigé malgré les graves « imperfections » que certains critiques
ont signalé ci ou là :
2/
Ces critiques, -si elles permettent d’élever le débat à propos de la PQ sur AgoraVox- que leurs auteurs en soient AUSSI remerciés ; notamment Dudule pour prendre un très bon exemple !
Mon principal objectif ici est d’encourager toute recherche d’exhaustivité sur notre très subtile PQ, pour que demain AgoraVoxdevienne un pôle d’excellence sur ce sujet intéressant, entre autres, aussi bien les chercheurs d’une interprétation ontologique -avec toutes les interrogations philosophiques qui en résultent— que le pur praticien qui nous parle d’expériences pour vérifier toute tentative nouvelle de faire évoluer le formalisme dont on ne peut jamais en faire l’économie :
par exemple les recherches des Gondran encouragés par l’interprétation dBB, sur les « trajectoires » des particules élémentaires comme l’électron !Merci d’avance
-
Mao-Tsé-Toung
21 mai 2022 14:30
2/
Ces critiques, -si elles permettent d’élever le débat à propos de la PQ sur AgoraVox- que leurs auteurs en soient AUSSI remerciés ; notamment Dudule pour prendre un très bon exemple !
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Mao-Tsé-Toung
SVP qu’on ne se méprenne pas sur ces propos !Je ne dis pas du tout que ce que je dis sur le SPIN en PQ est exhaustif, pas plus que ce que nous dit Dudule sur l’équation différentielle de Schrödinger qui est l’équation
Reine de la PQ, écrite pour un espace vectoriel -dit de Hilbert-abstrait complexe (révisez les imaginaires), alors que notre espace macro est euclidien : à 3 dimensions, et dont la résolution exige une connaissance élémentaire de l’algèbre linéaire avec ses opérateurs hermitiens, ses matrices carrées diagonalisables (de mémoire), etc, etc
Très important à savoir pour un débutant déjà :
1/
Sur l’espace complexe et infini de Hilbert on calcule (par exemple la position d’une particule soumise à des conditions initiales)
2/
Sur notre espace euclidien, cad dans une expérience de labo par exemple, on vérifie
les calculs précédents qui s’avèrent souvent justes à plus de 10 chiffres après la virguleConclusion : ce que nous disons ici tout deux reste tout à fait critiquable, mais sans démagogie aucune, je dois vous dire qu’il faudra vous lever tôt le main... pour essayer de faire mieux si vous n’êtes q’un quidam « quelconque »
Mon souhait le plus cher : que 8 autres kamikazes nous accompagnent pour rendre ce module attrayant pour les jeunes et moins jeunes étudiants en PQ de France & de Navarre (moi je suis navarrais de naissance, naturalisé marseillais)
A vos plumes
-
Mao-Tsé-Toung
21 mai 2022 16:49
Je ne dis pas du tout que ce que je dis sur le SPIN en PQ est exhaustif, pas plus que ce que nous dit Dudule sur l’équation différentielle de Schrödinger ...
dont la résolution exige une connaissance élémentaire de l’algèbre linéaire avec ses opérateurs hermitiens, ses matrices carrées diagonalisables (de mémoire), etc, etc
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Mao-Tsé-Toung
A savoir
L’opérateur Hamiltonien H dont parle Dudule est souvent difficile à écrire, et on est donc parfois obligé de passer par des « approches numériques » : cela dit pour ne pas nier la difficulté de la chose, tellement vraie que certains font carrière dans cette écriture des Hamiltoniens qui nécessite donc souvent de véritables spécialistes... -
Zevengeur
21 mai 2022 17:26
@Mao-Tsé-Toung
Les critiques sont en général positives à partir du moment où elles sont pertinentes et surtout courtoises.
Ceci étant, rappelons que l’article avait pour but de présenter la TQ aux profanes en simplifiant sensiblement car dès que l’on cherche à être exhaustif sur ce sujet on entre immédiatement dans un niveau de complexité indigeste.
(Pas de problème ensuite si un débat de spécialistes apparait dans la discussion
) -
Mao-Tsé-Toung
24 mai 2022 02:32
Le spin est une donnée (une observable) intrinsèque de toute particule élémentaire ...
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
@Mao-Tsé-Toung
QUESTION à répondre de manière -si possible- exhaustive pour vraiment essayer de maitriser le SPIN
1/
2 électrons sont intriqués correctement & forment donc ensemble un système physique unique dans le subatomique
2/
on les sépare en faisant partir l’un vers la G, l’autre vers la D aussi éloignés que l’on veuille
3/
IL S’agit alors de vérifier la réponse de l’un consécutive à une action sur l’autrea)sur quel observable agit-on ?
b)décrivez l’expérience
c)que peut-on alors conclure ?
d)pourquoi Einstein parlait alors -plus ou moins— de probables variables cachées ?
EPR(tous documents autorisés si nécessaires)
Merci d’avance
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Zevengeur
24 mai 2022 10:26
@Mao-Tsé-Toung
Dire que le spin est une variable intrinsèque à la particule (contrairement à la vitesse par exemple) est vrai, cependant la question du spin pour les particules intriquées (P1, P2) semble contradictoire avec cette assertion.
En effet,si le spin de la particule P2 est intrinsèque à cette dernière, comment expliquer qu’il dépende de la valeur mesurée sur P1 ?
(Cela pourrait il s’expliquer par l’existence de variables cachées globales ?)—> nous sommes en présence de l’un des multiples axes de réflexions de la PQ
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Mao-Tsé-Toung
25 mai 2022 06:19
Zevengeur
24 mai 10:26@Mao-Tsé-Toung
Dire que le spin est une variable intrinsèque à la particule
(contrairement à la vitesse par exemple) est vrai, cependant la question
du spin pour les particules intriquées (P1, P2) semble contradictoire
avec cette assertion.
En effet,si le spin de la particule P2 est
intrinsèque à cette dernière, comment expliquer qu’il dépende de la
valeur mesurée sur P1 ?
(Cela pourrait il s’expliquer par l’existence de variables cachées globales ?)—> nous sommes en présence de l’un des multiples axes de réflexions de la PQ
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@Zevengeur
Merci beaucoup pour votre participation au débat sur le SPIN !
Comme vous l’écrivez :
nous sommes en présence de l’un des multiples axes de réflexions de la PQ !Je dirais
nous sommes là -mine de rien— en présence de l’un des multiples axes de réflexions de la PQ ; et NON des moindres !1/
Nous devons ici commencer par questionner le formalisme puisque Einstein et ses potes (paradoxe EPR) l’ayant fait, pensaient que la PQ était alors une théorie incomplète !NOUS CONSTATONS que le formalisme dans le cas de particules intriquées ne tient pas compte de la distance les séparant
2/
Ceci étant dit interrogeons mon énoncé pour entrer dans le vif de l’exercice proposé et éviter de trop nous disperser sur le sujet, tout en ayant le souci de répondre à votre question :
je crois avoir écrit (excusez mais je rédige de mémoire) que je supposais l’intrication parfaitement réussie entre les 2 électrons et que par conséquent qu’ils formaient alors un système unique
S = S1 + S2
Pour un tel système le formalisme nous dit :
qu’un vecteur d’état unique (une fonction d’onde) traite de son évolution régie par l’équation de Schrödinger3/
MON INTERPRÉTATION :
En adoptant l’interprétation de Bohr : si je fais une mesure sur S1 (ou S2), il se produit le collapse de la fonction d’onde ; alors le SPIN de S1 (avec un appareillage genre Stern & Guirlach) pointe vers le HAUT ou le BAS, l’autre s’alignant instantanément sur la valeur inverse !
Les histoires de la vitesse de la lumière si chère à Einstein n’a RIEN à voir ici (scoop)
4/
« En effet,si le spin de la particule P2 est
intrinsèque à cette dernière, comment expliquer qu’il dépende de la
valeur mesurée sur P1 ? »
Vous me donnez l’impression que vous oubliez ici -comme beaucoup— que le SPIN est en superposition d’état ce qui n’est pas, par exemple, le cas de sa masse qui est aussi une valeur intrinsèque...
CQFD -
Zevengeur
25 mai 2022 10:22
@Mao-Tsé-Toung
Pour tout vous dire, je n’ai aucun problème à considérer que la distance entre deux particules intriquées ne compte pas, cela me semble d’ailleurs si je ne me trompe à la base de la théorie de la gravitation quantique à boucle.
Le peu que j’en sais se résume à considérer le temps comme ontologiquement réel et l’espace qui en émerge.
On aurait alors des quantas de temps et des quantas (3D) d’espace.
Très grossièrement les quantas d’espace voisins seraient reliés (liens) par un quanta de temps et pour aller d’un point A à un point B, on serait obligé de sauter pas à pas tous les quantas de temps correspondants et cela se traduirait pas l’impression de la vitesse limite c.
L’intrication s’expliquerait alors par des liens « directs » entre les particules intriquées via un seul quanta de temps.Coté masse, vous dites que c’est une valeur intrinsèque, c’est vrai en apparence mais un peu plus compliqué car les particules élémentaires sont **sans masse** et cette dernière est acquise par interaction avec le champs de Higgs dont l’existence semble avoir été démontrée par l’expérience au LHC.
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Mao-Tsé-Toung
25 mai 2022 11:11
"Coté masse, vous dites que c’est une valeur intrinsèque, c’est vrai en apparence
«
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@Zevengeur
Merci pour votre réponse : leur relativité à boucles (j’ai publié Rovelli sur Ago.tv) me semble un PEU poussée par des »savants" probablement plus politiques que physiciens qui donnent tous l’impression de courir après le Nobel...alors que depuis une cinquantaine d’années RIEN DE NOUVEAU sous le soleil en vérité comme le dit par exemple JPP !En ce qui concerne l’appellation d’intrinsèque que j’utilise ici, a priori correctement, comme la plupart je pense, elle veut dire seulement que tous les électrons de l’univers, ont même masse, comme ils ont aussi même charge électrique, autre de leurs données intrinsèques...
CQFD
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Zevengeur
25 mai 2022 11:33
@Mao-Tsé-Toung
OK je me doutais que vous étiez dans un souci de simplification au niveau d’un commentaire.
Auriez vous SVP le lien sur Avox TV pour Rovelli ? -
Mao-Tsé-Toung
25 mai 2022 14:56
@Mao-Tsé-Toung
2/
1/
Je participe au débat ; c’est mat-hac qui publie
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https://www.agoravox.tv/tribune-libre/article/rt-france-carlo-rovelli-le-temps-90554
La vidéo venant de RT France ; on l’a supprimée !? -
Mao-Tsé-Toung
25 mai 2022 15:24
@Mao-Tsé-Toung
3/
https://www.agoravox.tv/culture-loisirs/culture/article/debat-points-de-vue-a-propos-du-90566
Débat que je publie, très intéressant notamment avec Carlo Rovelli -
Zevengeur
28 mai 2022 15:12
@Mao-Tsé-Toung
Il me reste la3e partie à visualiser mais la seconde reprend les intuitions de Rovelli qui pense que le temps est une réalité émergente d’un champ dont la mathématisation part de l’équation de Wheeler-DeWitt où la variable t n’apparait pas. Ce dernier prend pas mal de précautions et n’affirme rien avec certitude considérant à juste titre que seule l’expérimentation tranchera.
Il semble aussi qu’il soit en désaccord avec Lee Smolin qui lui pense que le temps est « réel », cad fondamental.Cette question est encore loin d’être tranchée, cependant à mon sens le seul concept qui soit fondamental avec certitude est la conscience, n’en déplaise aux matérialistes purs et durs.
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josy&jacq
24 mai 2022 22:45
Sottisier des idées fausses les plus courantes.- Un électron, c’est vachement petit, c’est pratiquement un point, c’est une petite bille verte et ça orbite autour d’un noyau mauve. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Même dans le vide, un électron ça marche en zigzags imprévisibles, ça patrouille en tous sens comme un jeune chien. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Si l’électron garde toujours la même charge électrique, c’est parce qu’il est très petit, très concentré donc hors d’atteinte derrière ses parois vachement dures. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- L’atome c’est pratiquement que du vide, entre les électrons. C’est comme en astronomie, que du vide entre les planètes, et entre les étoiles. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Si on ne raconte pas aux débutants qu’un électron c’est un tout petit corpuscule, ils seront perdus, ils ne vont rien y comprendre ! Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- A la trentième centésimale, un médicament homéopathique est toujours efficace. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !note 1Le grand public n’a toujours pas assimilé la constante d’Avogadro-Ampère, qui relie notre monde macroscopique à la limite atomique. Il y a six cent deux mille deux cent quatorze milliards de milliards de molécules d’eau H2O dans 18,0153 g d’eau (une mole). Les charlatans abusent de cette ignorance du public. Pis : bien des sommités de la quantique ont encore du mal avec ça : il confondent les ondes individuelles de la quantique, qui chacune ont un seul émetteur et un seul absorbeur, avec nos ondes macrophysiques, telles qu’ondes de gravité en mer ou dans une cuve à eau, qui elles se dispersent et s’absorbent sur un très grand nombre d’absorbeurs.
- Un chat peut être simultanément mort et vivant. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Le comportement des particules, c’est juste un mystère de dieu, et ce serait péché d’orgueil que de prétendre comprendre ça. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Pour tuer le tigre quantique, qui est un grand tigre tout flou, Monsieur Tompkins doit tirer de nombreux coups de fusils dans toutes les directions. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- La lumière, c’est le choc de petits grains, appelés frottons, heu non ! Les faux thons ! Heu non, les photons. Mais c’est vrai, croyez le mes enfants !
- Ceux qui ne sont pas d’accord avec nous c’est rien que des colonels de cavalerie retraités, au cerveau endommagé, et on sait qu’ils veulent retourner à la physique classique. Ils commettent là un péché mortel.
- Tant que vous ne maîtriserez pas les opérateurs hermitiens sur les espaces de Hilbert, vous n’avez rien à faire en MQ !
Que le lecteur se rassure : de toutes les affirmations listées ci-dessus, il n’en est pas une de juste....
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Mao-Tsé-Toung
26 mai 2022 02:14
Épisode #10 : Effet tunnel, une particule peut passer à travers un mur !
L’effet tunnel consiste en la possibilité pour une particule de traverser ce que l’on appelle une barrière de potentiel même si l’énergie de cette particule est inférieure à ladite barrière, la probabilité de traverser se calcule à l’aide de la fonction d’onde de la particule.
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"La probabilité de traverser de traverser se calcule à l’aide de la fonction d’onde de la particule.
."
L’équation de Schrödinger nous permet donc d’étudier l’Effet tunnel, un exemple très intéressant de la MQ !
Or même les débutants curieux, et pas trop cons, peuvent remarquer la présence omniprésente dans l’équation de Schrödinger
de l’opérateur hermitien appelé l’HAMILTONIEN H qui « s’occupe » particulièrement des énergies du système quantique étudié...
Comme je l’ai écrit plus haut, l’écriture de H est souvent affaire de spécialistes :
or il n’en est rien ici et j’aimerais bien qu’un autre kamikaze nous propose une solution « belle » (comme cherchait de le faire toujours Dirac parait-il)
Merci d’avance
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josy&jacq
26 mai 2022 10:08
@Mao-Tsé-Toung. Oh que tout devient mirabelieux et mystique quand on se cramponne au mythe hégémonique du corpuscule-mais-doté-de-propriétés-magiques, dans un temps newtonien maintenu encore trois cent quarante ans plus tard !
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Mao-Tsé-Toung
26 mai 2022 12:24
josy&jacq 26 mai 10:08@Mao-Tsé-Toung. Oh que tout devient mirabelieux et mystique quand on se cramponne au mythe hégémonique du corpuscule-mais-doté-de-propriétés-magiques, dans un temps newtonien maintenu encore trois cent quarante ans plus tard !
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@josy&jacq
Bonjour monsieur,
Arrêtez vos conneries SVP
Vos propos fallacieux me concernant -dignes des trolls, escrocs et autres cons qui trainent sur Agoravox— qui m’attribuent IGNOMINIEUSEMENT le corpuscule comme principe de mon interprétation de la PQ sans en apporter la moindre preuve sont pour le moins détestables !
J’ai publié à ce jour plus de 1200 articles sur Ago.tv : trouvez moi un seul de mes propos qui confirmerait vos dires !CQFD
NB
Inutile de jouer au con : par exemple, en me disant que je cite quelqu’un qui d’après votre délire m’apparenterait pour la vie à lui...Maintes & maintes fois j’ai écrit :
PAS de CORPUSCULE EN PQ (tout au moins comme vous semblez l’entendre)CQFD
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josy&jacq
27 mai 2022 23:29
@Mao-Tsé-Toung. Le secret infaillible pour rendre un problème insoluble est de le poser de travers, et de liquider quiconque essaie de le remettre à l’endroit.
Ainsi on aboutit à un fatras de fautes professionnelles inexcusables, qui coûtent un prix monstrueux.Il est impossible de faire une description microphysique correcte qui ne contienne EXPLICITEMENT l’absorbeur. Or tu as fait comme les autres : un effet tunnel SANS transaction avec l’absorbeur final, mais en mécanique quasi-newtonnienne, juste obscurcie par un peu de magie standardisée.
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Mao-Tsé-Toung
28 mai 2022 01:51
josy&jacq 27 mai 23:29@Mao-Tsé-Toung. Le secret infaillible pour rendre un problème insoluble est de le poser de travers, et de liquider quiconque essaie de le remettre à l’endroit.
Ainsi on aboutit à un fatras de fautes professionnelles inexcusables, qui coûtent un prix monstrueux.Il est impossible de faire une description microphysique correcte qui ne contienne EXPLICITEMENT l’absorbeur. Or tu as fait comme les autres : un effet tunnel SANS transaction avec l’absorbeur final, mais en mécanique quasi-newtonnienne, juste obscurcie par un peu de magie standardisée .
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@josy&jacqjosy&jacq 27 mai 23:29Pardon !
Etes-vous parti pour un monde parallèle régie par la transactionnelle, que j’ai commenté jadis quand il m’arrivait de dialoguer avec JC Lavau... sur Ago.tv"tu as fait comme les autres : un effet tunnel SANS transaction avec l’absorbeur final, mais en mécanique quasi-newtonnienne, juste obscurcie par un peu de magie standardisée"
Vous n’avez même pas compris que « l’effet tunnel » dont je parle ici est juste un prétexte de ma part pour permettre à la plupart des participants sérieux de s’améliorer sur la lecture & l’écriture du formalisme (celui que JC Lavau
qualifiait alors de correct) par un petit exercice portant sur l’écriture d’un HAMILTONIEN...
Ni PLUS,ni MOINS !Chiche monsieur : proposez nous une élégante solution de cet exercice, au lieu de nous balancer sans arrêt, n’importe quoi sur n’importe quoi...
CQFDMerci d’avance
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Mao-Tsé-Toung
26 mai 2022 02:19
J’aimerais bien qu’un autre kamikaze nous propose une solution « élégante » : mieux que « belle » (traduction de l’anglais) ici
)