Bonjour à tous et à toutes,
Pour certains ceci est évident mais pour moi
Comment décrire l`interraction ondulatoire entre deux objets à notre échelle?
Est-ce que les phénomènes matériels peuvent-êtres expliqués par leur nature ondulatoire de cause à effet, c`est-à-dire à partir de leurs propriétés ondulatoires.
merci de m`éclairer?
Bonjour,
Si tu parles des ondes, c'est pas bien compliqué :Envoyé par akla
http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde
Mais je subodore que tu parles en fait de physique quantique. Et dans ce cas, le titre ne devrait-il pas être plutôt "lumière : onde ou corpuscule ?" ? Car en physique quantique, toutes les particules (électrons, photons, mésons, quarks,...) ont la même "nature" (tous décrites de la même manière par une fonction d'onde ou un vecteur dans un espace de Hilbert ou de Fock). La seule chose qui diffère c'est les propriétés comme ce qui différentie deux voitures (couleurs, marques,...) : masse, charges, spins,.... (enfin presque). Et par matière on englobe souvent toutes les particules. Parfois on y englobe (c'est mot multiforme) que les fermions (électrons, quarks,...). Les fermions et les bosons (photons, mésons,...) se distinguant par un comportement statistique radicalement différent (que celui qui est capable d'expliquer la statistique de Fermi-Dirac avec des ondes et rien que des ondes lève le doigt).
Dans ce cas (physique quantique) dire que les objets sont des ondes, c'est faux. Oui, il y a beaucoup de ressemblance et de points communs aussi bien au niveau de leur description que de leurs comportements. Mais c'est tout. Un électron n'est pas une vague ! D'ailleurs, la théorie classique (mais relativiste) de la lumière c'est la théorie de Maxwell, une théorie strictement ondulatoire. N'empêche qu'en physique quantique on doit la "modifier" (théoriquement en remplaçant les composantes du potentiel par des opérateurs sur un espace de Fock et en écrivant des relations de commutation, en pratique c'est pas trivial car la relativité complique tout), ce n'est plus "purement ondulatoire". Ce n'est pas non plus un mélange "copuscule" et "onde", ce n'est pas non plus tantôt l'un, tantôt l'autre (certains de leur comportement peuvent être classés comme tels mais pas "l'objet" lui-même), ni "les deux à la fois" (comment mélanger une bille et une vague ? Quoique ce genre d'approche a été tentée, chercher sur Bohm). Ce que c'est ? Des "particules (vs corpuscules) quantiques" ou (synonyme en fait) des "champs quantiques". Enfin, bref, c'est pas avec des mots comme ça qu'on dira ce que c'est (j'aurais tout aussi bien pu dire "ce sont des schmilblicks").
Et ma foi, expliquer comment ça nécessite de potasser la mécanique quantique, c'est quand même nettement plus ardu que les ondes.
http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_quantique
Et encore, ça ne suffira pas. Si tu veux expliquer "le monde" avec l'aspect ondulatoire il faut aller bien au-delà :
- d'abord choisir une interprétation ondulatoire (peut-être la transactionnelle ? Mais une pure ondulatoire je ne connais pas)
- Ensuite arriver à expliquer le monde classique avec la mécanique quantique. Et là, rien que ça, c'est vaste et ardu. Il faut bien connaître la mécanique quantique et faire intervenir pleins de choses (principe de correspondance, effets statistiques de la théorie des grands nombres, décohérence).
Exemple :
http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9...ence_quantique
Bref, si je comprend bien la question et à moins que quelqu'un ici soit capable d'expliquer en quelques lignes, la réponse nécessiterait des centaines de pages. Les questions les plus simples n'ont pas nécessairement les réponses les plus courtes. Sauf si le "c'est pas que des ondes" te satisfait
Avec des corpuscules lumineux de Newton, des ondes électromagnétiques ou des photons ?
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
S'il s'agit de notre échelle de dimension, le comportement quantique est très discret et il semble ne se manifester que rarement de façon visible pourtant il explique en fait la stabilité de la matière, le rayonnement électromagnétique, la supraconductivité, la chimie, l'électronique, sans doute la vie elle-même... Mais c'est clair qu'à notre échelle, on traverse rarement les murs par effet tunel.
Bonjour,
Ton explication m'a donnée une idée qui répondra peut-être à la question de akla.S'il s'agit de notre échelle de dimension, le comportement quantique est très discret et il semble ne se manifester que rarement de façon visible pourtant il explique en fait la stabilité de la matière, le rayonnement électromagnétique, la supraconductivité, la chimie, l'électronique, sans doute la vie elle-même... Mais c'est clair qu'à notre échelle, on traverse rarement les murs par effet tunel.
Une onde peut former un "paquet d'onde" :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paquet_d'onde
Ou encore mieux :
http://www.fundp.ac.be/sciences/phys...mn/paquet1.php (et voir les pages avant et après, l'est très bien ce site)
Une "particule" bien localisée peut être vue en première approximation comme un tel petit paquet d'onde (en fait, la fonction d'onde, en dehors du fait qu'il s'agit d'une amplitude complexe de probabilité, a vraiment cette forme).
Et donc, à notre échelle un petit paquet d'onde/particule a tendance à se comporter comme un petit corpuscule.
Mais ceci ne suffit pas pour décrire le coté "interaction", car deux ondes se traversent sans interagir ! (cela produit d'ailleurs les figures d'interférences, observables aussi avec les particules quantiques). Il faut alors faire intervenir le "c'est pas tout à fait des ondes". Par exemple, la fonction d'onde d'un électron est une "onde de probabilité de présence". Donc, bien qu'étant décrit par une onde, on peut "voir" l'électron comme un objet ponctuel bien que sa position soit réellement indéterminée (ce n'est pas qu'un manque de connaissance). Et donc, lorsque deux "ondes" électroniques se croisent, les deux électrons ont une certaine probabilité de se percuter. Cette probabilité n'est pas 0 (comme cela le serait si c'étaient des "purs" points) car les électrons ont un "certain domaine d'action", via leur champ électrique (en fait, c'est ça l'interaction : une répulsion électrostatique, et en théorie quantique des champs on représente ça par l'échange de photons).
Voilà, j'espère que cette façon de voir/expliquer sera plus satisfaisante que mon premier "difficile ou on peu pas".
Merci à predigny de m'avoir montré la lumière (les photons
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour et merci, predigny et Deedee81 pour les explications,
Ce que j`ai compris en résumé mais non exhaustivement c`est qu`il est difficile pour les phénomène à notre échelle de tenir compte des relations que peuvent exercer l`une sur l`autres les ondes, car elles sont négligeable et aussi qu`il faut absolument tenir compte des deux propriétés ondulatoire et corpusculaire du phénomène pour en décrire leurs interractions.
Au fait si l`on admet qu`onde et corpuscule sont toujours associés étroitement lié au mouvement,comment calculer et interpréter une onde associée à un corpuscule tel une grosse molécule en mouvement.(si possible bien entendu)?
Bonjour,
Ce n'est pas toujours négligeable, la preuve en est que pendant plus d'un siècle on a considéré la lumière comme une pure onde. Et encore maintenant, la plus part des phénomènes optiques peuvent se traiter uniquement du point de vue ondulatoire et même pas quantique (optique ondulatoire, électromagnétisme de Maxwell).
Par contre, oui, pour des particules comme les atomes, les électrons,... Il est certain que le comportement ondulatoire n'est pas majoritaire. On n'a jamais vu une table onduler
C'est compliqué
Si tu prends la théorie de Schrödinger, par exemple (et ce n'est elle même qu'une théorie approximative), elle s'applique merveilleusement bien à l'atome d'hydrogène (pour avoir les corrections relativistes il faut employer la théorie de Dirac et pour les "corrections radiatives" il faut la théorie quantique des champs).
Mais si tu essaies de l'appliquer à l'atome d'hélium, tintin, tu ne sais plus la résoudre "à la main". La théorie marche toujours très bien, mais il faut un ordinateur pour faire les calculs numériquement. Et un atome d'hélium n'a que deux électrons !!!!
Les autres atomes se calculent par diverses approximations.
Alors, tu imagines, pour une molécule !
Ceci dit, la chimique quantique, ça existe. Mais comme je le disais, c'est très compliqué, ça fait intervenir un tas d'approximations, divers modèles (celui des boules reliées par des tiges, c'est juste le modèle "scolaire") qu'il faut valider par l'expérience, etc.
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Bonjour Deedee81,
est-ce qu`il y a un index ou une banque de donné ayant les mesures ondulatoires associé a des molécules?
Tu ne devrais pas employer des "arguments" de ce genre, manifestement indignes de tes connaissances réelles. Je rappellerai juste que cela fait longtemps qu'on utilise des microscopes électroniques fondés sur les propriétés ondulatoires des électrons (on fait même des microscopes ioniques), qu'on sait créer des interférences avec des électrons...Par contre, oui, pour des particules comme les atomes, les électrons,... Il est certain que le comportement ondulatoire n'est pas majoritaire. On n'a jamais vu une table onduler
De plus j'ai eu l'occasion de voir en vraie grandeur un parquet onduler, suite à un dégât des eaux
Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac
Pourquoi est-ce que plus la matière étudié est grosse plus la longueur d`onde associé est petite?
Salut,
Je ne voulais pas non pus jouer les débaleurs en sortant des tas d'explications compliquées
Ouais, bon, c'est vrai mais ça ne fait pas vraiment partie du "comportement au quoditien". J'aurais peut-être dû simplement être plus précis. Il ne faut pas négliger le fait qu'au XIXème siècle on "classait" le monde en matière (au sens corpusculaire, newtonien) et onde (lumière, son,...) et cette distinction avait un fondement évident. Même si on a compris depuis que ce n'était pas correct. Vérifier que la matière a aussi un comportement ondulatoire ne fait pas partie des habitudes du pékin moyen
De plus j'ai eu l'occasion de voir en vraie grandeur un parquet onduler, suite à un dégât des eaux
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Juste une vague idée qui me vient : Parce que plus la masse d'une particule est grande, plus il y a d'énergie "condensée" dans cette particule (équivalence masse énergie) et que d'autre part plus un photon est de courte longueur d'onde, plus il est énergétique ; on peut donc imaginer dans le cadre de la dualité onde-corpuscule que plus la masse de la particule est élevée, plus sa longueur d'onde associée est petite. Dit à la mode Shadok ça donne : Plus c'est gros, plus c'est petit.
Je n'ose pas imaginer la longeur d'onde de l'univers entier !
Salut,
Au niveau mesures expérimentales, je ne sais pas.
La longueur d'onde est donnée par la relation de de Broglie :
où h est la constante de Planck et p l'impulsion.
Et p est l'impulsion qui est (dans le cas non relativiste et pas pour la lumière) égale à la masse fois la vitesse.
Et donc comme la masse est grande pour les gros objets, la longueur d'onde est petite.
Maintenant, si la vitesse est ~0, la longueur d'onde peut être grande. Mais l'immobilité totale ça n'existe pas. Vu les grandeurs en jeu, il faudrait que ce soit vraiment très proche de v=0 et rien que l'agitation thermique empêche ça pour des corps macroscopique.
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Au niveau quantique alors ? Car l'immobilité est une notion relative (principe d'inertie ou 1ere loi de newton). E = m0c2 m0 est bien la masse au repos.
Patrick
Oui, j'avais oublié cette notion d'impulsion ! On le voit bien dans les microscopes électroniques où la résolution est fonction de la tension d'accéleration des électrons ; mais ça peut aussi s'expliquer par le fait que plus la tension est élevée, plus les électrons vont vite et moins ils peuvent se repousser les uns les autres par effet électrostatique, d'où des faisceaux plus fins.La longueur d'onde est donnée par la relation de de Broglie :
où h est la constante de Planck et p l'impulsion.
Et p est l'impulsion qui est (dans le cas non relativiste et pas pour la lumière) égale à la masse fois la vitesse.
....
Mais que devient un atome à des températures de quelques nano K ? car l'indétermination sur sa position aussi va augmenter comme sa longueur d'onde associée. Va-t-il devenir une grosse boule de brouillard (j'ai pas dit billard !) ?
Salut,
Je me suis mal fait comprendre. Je voulais dire "n'existe pas en pratique", pas "en théorie".
Il est certain que ça joue et il faut refocaliser "de temps en temps" (surtout avec les accélérateurs) mais la relation sur la longueur d'onde et l'impulsion est également valable avec des neutrons
Sa position va devenir indéterminée, en effet. Regarde du coté des condensats de Bose-Eistein (bien que ce soit un peu plus que "ça", c'est aussi une perte d'identité individuelle des atomes dans ce cas, mais de toute façon, parler de la température d'un atome seul, ça n'a pas vraiment de sens).
Et ceci est vrai aussi des électrons autour d'un atome. J'avais vu un calcul (approximatif) où on identifiait l'électron à un petit paquet d'ondes en rotation autour du noyau. L'équation de Schrödinger montre qu'en moins de temps qu'il ne faut pour le dire, l'électron "s'étale" et devient un "brouillard" autour du noyau (je n'aime pas trop ce genre de métaphore
Pour un atome tout seul qu'on ralentirait à l'extrême, en théorie oui, il "s'étalerait" aussi, bien que ce ne doit pas être facile : c'est déjà massif un atome (relativement à un électron) et la décohérence doit jouer un rôle. Mais ça doit être possible car je sais qu'on a déjà joué à Young avec des atomes et des molécules (il me semble qu'on l'a même fait avec du Fulerene). A confirmer.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
On a déjà eu une discussion assez enflammée, voire trollesque la dessus il ya quelques mois. L'énergie au repos est l'énergie qu'aurait la particule si on pouvait l'immobiliser, cela ne veut pas dire qu'on le puisse. Dans le cadre purement relativiste, on peut considérer une particule au repos par rapport à un référentiel. Dès que des considérations quantique entrent en jeu, ça n'est plus possible, à cause de Heisenberg notamment.
Une particule immobile par rapport à un référentiel ça n'existe pas, si elle est immobile alors c'est vraiment pas pour longtemps car son impulsion prend alors n'importe quelle valeur (la vitesse de la particule par rapport à un 2e référentiel ne sera alors plus celle du 1er référentiel par rapport à ce 2e).
C'est là que raisonner sur une onde plutôt qu'une particule prend tout son sens, vu que la première n'est pas localisée, donc jamais immobile.
m@ch3
PS: doublé...
Never feed the troll after midnight!
confirmation immédiate :Mais ça doit être possible car je sais qu'on a déjà joué à Young avec des atomes et des molécules (il me semble qu'on l'a même fait avec du Fulerene). A confirmer.
http://www.quantum.univie.ac.at/rese...c60/index.html
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Bonjour, en bref pour résumer, tout n'est que ondes???
cordialement
Salut,
Non !
Relit le message #2 :
Tout est "quelque chose" qui ressemble à des ondes. Mais c'est comme le canada dry
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour,
J'aime bien l'analogie de l'ornithorinque, de Gwyddon il me semble:
Vu de face on dirait un canard
Vu de derriere on dirait un castor
Mais fondamentalement ce n'est ni un castor, ni un canard
Oui, mais une onde de quoi ? Quels sont les champs mis en oeuvre dans cette "oscillation"; Pourquoi est-elle quasi-stationnaire et ne se propage-t-elle pas, comme toute onde bien élevée, à la vitesse de la lumière ?
Questions trollesques sans doute ...!
Salut,
Pas vraiment en fait. D'ailleurs tes questions ne font jamais que pointer du doigt le fait que ce n'est vraiment des ondes au sens classique du terme.
C'est une des questions (ontologiques) les plus difficile de la MQ !!!!
On pourrait dire "une onde de probabilité" mais dans ce cas on a du mal à justifier pourquoi on doit travailler avec des amplitudes complexes et pas directement les probabilités. Et si on répond que ça doit décrire les interférences, alors c'est une contradiction : des probabilités stricto sensus, ça n'interfère pas. Il y a donc autre chose. Si on dit "une espèce de fluide" ça ne marche pas non plus (c'était le point de vue de Schrödinger qui s'est rendu compte que ça ne marchait pas, sinon ce fluide pourrait, par exemple, dans certains cas, passer d'un endroit à un autre sans passer par les points intermédiaires).
Enfin, bref c'est un des pans les plus difficile de l'interprétation de la MQ.
Mais note que ce n'est qu'un problème d'ontologie, pas de physique à proprement parler ! Si on répond "une onde d'amplitude de probabilité décrite mathématiquement comme xxxxx et se mesurant physiquement comme yyyyy" alors, pour le physicien qui se sert de la théorie, plus de problème.
Idem (il y a un lien intéressant avec les champs en théorie quantique des champs, mais comme ça ne répond pas à la question précédente je ne vais pas compliquer inutilement la discussion).
Quatre erreurs dans une seule phrase
- Tout d'abord, une particule (ou sa fonction d'onde) ça peut se propager
- Une onde classique, ça peut aussi être stationnaire
- Les ondes ne se déplacent pas nécessairement à la vitesse de la lumière (le son, les vagues)
- Les photons se déplacent à la vitesse de la lumière
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je te remercie pour l'intérêt que tu portes à mes phrases malgré qu'elles comportent plus d'erreurs que de mots !
je n'avais pas fait le lien.
L'energie de repos ne correspond t'elle pas à l'énergie de masse de la particule ? Donc indépendante de toute notion de mouvement/repos ?
il n'est plus question que de transformation d'énergie alors ?
Patrick
Salut,
C'est pire. Il n'y a (sauf cas pathologique) généralement aucune valeur bien définie pour un état quantique. Ni la position, ni l'impulsion, ni l'énergie,....
Si tu prends un état quelconque |psi> et une propriété, disons l'énergie, on la représente par un "opérateur" E (peut-importe ce que c'est, mais ce n'est pas un nombre). Et E appliqué à |psi> va donnner un "spectre" d'énergie, avec les valeurs E1, E2, etc... (des valeurs quantitifées.... ou pas, ça peut être un spectre continu). A chaque valeur est associée une probabilité (pour être exact, une amplitude complexe, mais le lien est immédiat). L'état a donc (par exemple) 10 % de chance d'avoir l'énergie E1, 15 % pour l'énergie E2, etc... (dans le cas d'un spectre continu, c'est une densité de probabilité).
Et c'est la même chose pour la position, la vitesse, le spin,...
Ca peut parraitre horrible comme ça mais en réalité, on a de la "chance"
La seule véritable difficulté c'est qu'un état donné ne peut pas avoir à la fois une position et une vitesse précise. Il n'y a pas de base commune (on peut d'ailleurs déduire des opérateurs impulsion et position la relation d'indétermination de Heisenberg)
A la limite (théorique), une particule qui a une énergie totale nule (ou égale à son énergie propre) ou une vitesse nulle a aussi une position strictement indéterminée : impossible de savoir où elle est !
EDIT : plus généralement : énergie ou vitesse bien définie => position strictement inconnue .... et inversement
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Donc, si ma maison est parfaitement immobile sur ses fondations, je risque de ne plus savoir où j'habite ! Ca heurte profondément le bon-sens de mes origines paysanes et je comprends pourquoi j'avais tant de difficultés à l'école avec la MQ.
Des notions comme les ondes de probabilité, me laissent perplexe ! Pourquoi pas non plus des ondes de multiplications ou de racines carrées ?
Peut être faut-il alors imaginer de nouveaux concepts plus approprié à cette nouvelle physique ?
Patrick
C'est le cas.
Et un des gros problème de la MQ est ce qu'on appelle son "interprétation", c'est-à-dire relier les concepts classiques et quantiques. Ils sont parfois antinomiques voire contradictoires.
Ce fut un long travail dans les fondations de la MQ. Et ce n'est pas terminé !!!!
En effet, elle est très peu intuitive.... encore plus que la relativité (et quand on marie les deux c'est l'abîmeDonc, si ma maison est parfaitement immobile sur ses fondations, je risque de ne plus savoir où j'habite ! Ca heurte profondément le bon-sens de mes origines paysanes et je comprends pourquoi j'avais tant de difficultés à l'école avec la MQ.
Ca, pour celui qui le trouve (en le prouvant, car on a déjà imaginé des dizaines de choses) c'est le Nobel assuré
Deux choses :
- Sa construction ne s'est pas faites au hasard. Le fait que les amplitudes entre état (ou la fonction d'onde) soit un nombre complexe relié à la probabilité, ça une raison (historique, expérimentale, théorique,...) C'est toute la construction de la MQ.
- Parler de "probabilité" est le plus simple et a l'avantage de coller directement à la réalité expérimentale. C'est l'interprétation instrumentale. Et son "extension ontologique", l'interprétation de Copenhague. Mais on peut parler autrement, sans faire référence aux probabilités. Par contre, le lien avec les mesures devient indirect et plus compliqué. Comme je le disais ci-dessus, le lien entre concepts classiques et quantiques est difficile (plus exactement, comment expliquer l'émergence du monde classique, sujet vaste et extrêmement complexe). Et les probabilités, même si c'est peu explicatif, ça au moins l'avantage d'être compréhensible
Un exemple avec ta maison. Sa vitesse n'est pas nulle : les atomes qui la composent sont en mouvement perpétuel. Et si sa position est floue à, disons, un milliardième de mètre, ma foi, ça n'a pas beaucoup d'importance. On risque pas de se cogner dans le chambranle en passant la porte
Par contre, si tu voulais dire "je veux mesurer la position de ma maison à mieux qu'un milliardième de milliardième de milliardième de mètre". Tu vas devoir pour cela employer une sonde (disons un rayon lumineux) suffisament précise. C'est à dire une sonde d'une longueur d'onde aussi courte que ça, au moins (à cause de la difraction). C'est-à-dire une fréquence énorme. Et (pour la lumière), l'énergie d'un photon c'est E=h.nu. Dans le cas présent, ça fait une bonne dizaine de Joule. C'est énorme pour un photon. Par comparaison, la lumière visible c'est environ 100 milliards de milliards de fois moins !!!!! C'est plus des rayons gamma, c'est des hypersuperultragamma
Un atome touché par un tel photon serait envoyé valinguer au loin. Bref, en mesurant ta maison, tu la réduirais en cendres dispersées au quatre vents. Donc, ta maison n'aurait plus la place précise tant souhaitée.
C'est l'explication je dirais "pratique" de ce qui se passe (le principe d'indétermination est souvent présenté, dans les cours scolaires, sous l'angle d'un principe d'incertitude et expliqué comme ça).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Pour ce point là, je me suis fait un peu plus bête que je ne le suis en réalité, mais je n'ai pas eu trop à me forcer !
position, vitesse, impulsion, mouvement, trajectoire, énergie ... sont des concepts du monde classisque. C'est quoi les concepts du monde quantique ?
la fonction d'onde, champ quantique ... ? La recherche de l'interpretation de la MQ est de trouver des isomorphismes entre ces espaces mathématiques ? Ou plutôt chercher à démontrer que les concepts classiques emergent (projection canonique) de concept plus amont ?
Patrick
