L'avenir de la physique face à la mécanique quantique

[invite6b219d75]

Bonsoir tout le monde je voulais simplement vous demander est-ce-que vous pensez que l'évolution de la mécanique quantique pourra t-elle un jour ébranler les principes de notre bonne physique classique?
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[invite88ef51f0]

Salut,
Euh... les principes de la mécanique quantique sont déjà opposée à ceux de la physique classique. La physique classique n'est plus qu'une limite macroscopique de la théorie quantique, non ?

[invite8b12b286]

si j'ai bien compris mes cours de méca quantique, il n'y a pas de contradiction: la mécanique classique est une limite de la méca Q. Personnellement, j'ai passé les exams sur la méca Q, et je vais me contenter de la physique classique pour la suite...

[invite8c514936]

Personnellement, j'ai passé les exams sur la méca Q, et je vais me contenter de la physique classique pour la suite...

Garde quand même ça dans un coin de ton cerveau, il y a des domaines ou parfois, la mécanique quantique repointe le bout de son nez sans qu'on s'y attende... (tu peux rester tranquille si tu deviens garagiste, là l'incertitude quantique est toujours négligeable... quoique )

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea29d1598]

liste (absolument pas exhaustive) de choses qui n'auraient jamais existé sans la physique quantique (c'est-à-dire si la physique classique était suffisante):

- les transistors et par conséquent tout ce qui est électronique, puis micro-électronique...

- avant même ceux-là les semi-conducteurs... la Nature se sert "à fond" de la physique quantique pour les faire tels qu'ils sont...

- les superconducteurs...

- les lasers et tout ce qui va autour...

- l'ingéniérie génétique (la chimie repose sur des lois quantiques)...

- tout ce qui est médecine à base de positrons (cf le dossier sur l'antimatière) et autres trucs "énergétiques"...

- et j'en oublie des tonnes...

bref, pas facile d'y échapper malgré ce que l'on entend souvent dire...

ps : ma liste est pas mal influencée par un livre qui m'avait autrefois semblé présenter cela de façon pas mal simple et détaillée : "Le chat de Schrödinger : physique quantique et réalité" par J. GRIBBIN. Le bouquin est pas hyper au point en physique des particules, mais pour le développement historique de la physique quantique et ses applications quotidiennes, je le conseille...

[invite8c514936]

Tu peux aussi jeter un oeil au livre "qu'est-ce que la vie" de Schrodinger lui-même, un bouquin qui date de 1944 dans lequel ce père fondateur de la physique quantique montre d'une part que la physique quantique est absolument essentielle pour comprendre la stabilité de tout ce qui nous entoure (solides, molécules, etc...), et en conclut que les bases génétiques de la vie doivent codées dans une grande molécule, et ceci quelques années avant la découverte de l'ADN...

[invitea29d1598]

Tu peux aussi jeter un oeil au livre "qu'est-ce que la vie" de Schrodinger lui-même, un bouquin qui date de 1944 dans lequel ce père fondateur de la physique quantique montre d'une part que la physique quantique est absolument essentielle pour comprendre la stabilité de tout ce qui nous entoure (solides, molécules, etc...), et en conclut que les bases génétiques de la vie doivent codées dans une grande molécule, et ceci quelques années avant la découverte de l'ADN...

justement dans son bouquin Gribbin parle de celui de S et explique en quoi il reposait sur des raisonnements faux (il me semble que S voyait des protéines partout) mais également qu'il a été ce qui a poussé vers la biophysique les "découvreurs" de la double-hélice

[JPL]

justement dans son bouquin Gribbin parle de celui de S et explique en quoi il reposait sur des raisonnements faux (il me semble que S voyait des protéines partout) mais également qu'il a été ce qui a poussé vers la biophysique les "découvreurs" de la double-hélice

Le bouquin du papa du chat (non pas le Belge) est en effet largement périmé côté biologie, mais il a eu une très grosse influence intellectuelle en posant les bonnes questions et en plaçant le problème au niveau moléculaire, ce qui n'était pas courant en biologie à cette époque.

[invitea4a042cf]

liste (absolument pas exhaustive) de choses qui n'auraient jamais existé sans la physique quantique (c'est-à-dire si la physique classique était suffisante):

- les transistors et par conséquent tout ce qui est électronique, puis micro-électronique...

- avant même ceux-là les semi-conducteurs... la Nature se sert "à fond" de la physique quantique pour les faire tels qu'ils sont...

- les superconducteurs...

- les lasers et tout ce qui va autour...

- l'ingéniérie génétique (la chimie repose sur des lois quantiques)...

- tout ce qui est médecine à base de positrons (cf le dossier sur l'antimatière) et autres trucs "énergétiques"...

On peut quand même séparer ce qui n'aurait pas existé sans nos connaissances de la physique quantique (par exemple les transistors ou les lasers) et ce qui suit les lois de la physique quantique, mais qui était connu avant (par exemple la chimie, qui a certes fait d'immenses progrès avec la physique quantique, mais un chimiste organicien n'a pas besoin de connaissances quantiques pour concevoir ses molécules).

[invitea29d1598]

On peut quand même séparer ce qui n'aurait pas existé sans nos connaissances de la physique quantique (par exemple les transistors ou les lasers) et ce qui suit les lois de la physique quantique, mais qui était connu avant (par exemple la chimie, qui a certes fait d'immenses progrès avec la physique quantique, mais un chimiste organicien n'a pas besoin de connaissances quantiques pour concevoir ses molécules).

navré d'avoir dérapé sur ce problème qui dérange toujours "la chimie est-elle juste de la physique appliquée" ?

je parlais évidemment de la chimie quantique puisque c'est elle qui intervient dans la biologie moléculaire...

et c'est pourquoi je suis évidemment d'accord avec la séparation que tu fais...

[invite0e4ceef6]

si je suis le fils de la discussion, la question que je me pose, est: existe-il vraiment une limite entre quantique et physique classique, et si leur propriété se chevauche, se combine dans le réel, pourquoi dans le discours général sur la physique, les opposent-on généralement... (j'vois a peu-près de quoi il en retourne, mais dès fois que la question vous inspire) merci d'avance... parceque c'est quand même un peu confus cette histoire de limite qui ne limite pas vraiment..

en fait l'on parle souvant de décohérence, mais comment comprendre que la Meca Q soit encore valable dans les semi-conducteurs alors que ceux-ci semble audela de cette limite??

[invitea29d1598]

pourquoi dans le discours général sur la physique, les opposent-on généralement...

ça dépend de quel "discours général" du parles... pour des physiciens, le truc est que du point de vue mathématique (et donc technique) c'est très différent. Dans un cas tu parles de gentils nombres et fonctions usuelles avec l'espace R³, dans l'autre tu parles d'opérateurs, d'espaces de Hilbert, etc, que des trucs tout de suite plus difficiles à visualiser...

sinon, faut pas oublier que la description quantique présente inévitablement des aspects probabilistes (qui se cachent souvent quand tu regardes des gros objets), ce qui fait que de nombreux phénomènes n'existeraient pas si le monde n'était pas quantique. Cf les atomes qui ne seraient pas stables ou le Soleil qui ne parviendrait pas à brûler sans être plus chaud qu'il ne l'est...


ps: pour les semi-conducteurs, un élément-clé est le principe de Pauli un truc pas classique du tout. En fait, pour une description de base, tu n'as vraiment besoin de tout l'arsenal quantique (le modèle de Bohr suffit)... mais il te faut au minimum ce principe.

[invited494020f]

existe-il vraiment une limite entre quantique et physique classique, et si leur propriété se chevauche, se combine dans le réel, pourquoi dans le discours général sur la physique, les opposent-on généralement...

Bonjour, L'Univers est entièrement bâti avec des "briques" relevant de la physique quantique. cette physique utilise des concepts et des expressions mathématiques aptes à décrire les phénomènes qui se produisent dans ces briques.
La dimension qu'on pourrait appeler "humaine" est régie par la physique classique ou Newtonienne et est décrite par les concepts et expressions mathématiques de cette physique. Les espaces, vitesses et temps extrêmes sont décrits par la théorie de la relativité, ses concepts et ces expressions mathématiques particulières.
Pour l'instant c'est ainsi. Une multitude de scientifiques font leur possible pour trouver des ensembles conceptuels et des expressions mathématiques universels valables dans ces trois domaines, pour l'instant sans grand succès. Mais vouloir les opposer n'a pas de sens, puisque les trois approches ne sont que des moyens intellectuels destinés à expliquer l'Univers et susceptibles à tout moment d'être révisés, dès qu'on trouve mieux.
Amicalement paulb.

[invite1e8ca836]

ça dépend de quel "discours général" du parles... pour des physiciens, le truc est que du point de vue mathématique (et donc technique) c'est très différent. Dans un cas tu parles de gentils nombres et fonctions usuelles avec l'espace R³, dans l'autre tu parles d'opérateurs, d'espaces de Hilbert, etc, que des trucs tout de suite plus difficiles à visualiser...

La théorie quantique n'est pas une et indivisible... On distingue habituellement :
- Les principes de Copenhague qui ont comme applications la téléportation, la cryptographie quantique... Ces concepts restent très discutés, à la suite d'Einstein, Schrödinger, de Broglie... .
- Le formalisme quantique qui permet, par exemple de calculer les noveaux d'énergie des petits systèmes physiques. Ce formalisme fait appel à diverses théories mathématiques (algèbres de Lie, approximants de Padé, ... ) ou physiques et à l'ajustement de paramètres, de sorte que certains n'y voient qu'une sorte de méthode d'interpolation dans l'espace des nombres et indices quantiques.

sinon, faut pas oublier que la description quantique présente inévitablement des aspects probabilistes (qui se cachent souvent quand tu regardes des gros objets), ce qui fait que de nombreux phénomènes n'existeraient pas si le monde n'était pas quantique.

La physique classique a aussi un aspect probabiliste car il n'existe pas de système isolé en électromagnétisme classique: Pour détruire complètement une onde électromagnétique classique, il faudrait générer une onde exactement opposée, ce qui est impossible. Tout système est donc plongé dans des ondes résiduelles générées par l'ensemble de l'Univers qui subsistent même dans l'obscurité, à 0 K et sont alors nommées " champ du point zéro". Ces ondes sont en équilibre avec la matière et leurs fluctuations ne sont détectées que par un bruit des récepteurs photoélectriques sensibles.

Cf les atomes qui ne seraient pas stables

Il est absurde de penser que l'électron de l'atome d'hydrogène tomberait en spirale sur le proton en mécanique classique. Cette erreur est une conséquence d'un calcul qui se trouve dans de nombreux livres: on calcule le champ électromagnétique émis par une source, et on en déduit une énergie émise, alors que l'émission d'un champ peut correspondre aussi bien à un gain qu'à une perte d'énergie en raison de l'interférence du champ émis avec les champs extérieurs. Ainsi, l'électron de Bohr émet un champ mais n'émet pas d'énergie. (Plus généralement, la matière est en équilibre avec les champs électromagnétiques extérieurs)

ou le Soleil qui ne parviendrait pas à brûler sans être plus chaud qu'il ne l'est...

Cest une application du formalisme quantique dont personne ne conteste la validité et la puissance, en dépit d'une certaine incohérence.

ps: pour les semi-conducteurs, un élément-clé est le principe de Pauli un truc pas classique du tout.

Le formalisme quantique peut être intégré à une théorie classique, en dépit de sa faible cohérence.

[invitea29d1598]

La théorie quantique n'est pas une et indivisible... On distingue habituellement :

oui, merci de votre très intéressant commentaire : ça s'appelle distinguer le formalisme d'une théorie et son interprétation... ce qui existe pour TOUT modèle ou toute théorie scientifique... sauf pour les modèles (je pense particulièrement à un certain effet miraculeux) pour lesquels il n'existe pas de formalisme...

La physique classique a aussi un aspect probabiliste car il n'existe pas de système isolé en électromagnétisme classique

mais le premier physicien venu sait que ce sont deux aspects probabilistes fondamentalement différents : la physique classique est mathématiquement déterministe. Un observateur idéal existe dans son cadre et pour lui le hasard n'existe pas.

Ainsi, l'électron de Bohr émet un champ mais n'émet pas d'énergie. (Plus généralement, la matière est en équilibre avec les champs électromagnétiques extérieurs)

l'électron de Bohr n'émet rien du tout. C'est connu de quiconque a ouvert un livre de physique sur le sujet...

Le formalisme quantique peut être intégré à une théorie classique, en dépit de sa faible cohérence.

la théorie classique n'est pas aussi incohérente que vous le prétendez...

[invitea0046ad4]

Bonjour

La physique quantique est sûrement nécessaire pour comprendre, mais très loin d'être suffisante : il y a quantité de phénomènes physiques mal compris, bien qu'on connaisse a priori les lois fondamentales qui entrent en jeu.
En physique appliquée, il y a de quoi faire en recherche pour des siècles, et que ce n'est pas parce qu'on aura tiré un portrait du graviton ou attrapé un quark qu'on comprendra la dynamique de l'atmosphère terrestre ou tout ce qui se passe dans un plasma.

Je verrais plutôt la physique quantique, et la physique en général, comme une boite à outils parmi d'autres, même indépendamment de toute application technique : c'est un outil parmi d'autres, un point de vue pour comprendre l'univers.
Et ce n'est pas parce qu'on connait le procédé de fabrication des briques qu'on a le plan d'ensemble de la cathédrale.

Quelle que soit la discipline, physique, mathématique, chimie, biologie, etc., c'est un piège dans lequel tombent pas mal de gens, d'extrapoler la compréhension profonde qu'ils peuvent avoir de leur domaine d'expertise à la compréhension de l'univers.

A+

[invite8c514936]

Quelle que soit la discipline, physique, mathématique, chimie, biologie, etc., c'est un piège dans lequel tombent pas mal de gens, d'extrapoler la compréhension profonde qu'ils peuvent avoir de leur domaine d'expertise à la compréhension de l'univers.

Je suis en partie d'accord, mais il ne faut pas non plus tomber dans l'excès inverse et extrapoler une incompréhension profonde de l'Univers qu'on peut avoir, personnellement, à celle de spécialistes de certaines disciplines... En plus clair, ce n'est pas parce qu'on ne comprend pas tout qu'on ne comprend rien. En l'occurence, il faut accepter les limitations de la physique quantique, mais seulement à condition de l'avoir comprise un minimum, et de comprendre pourquoi malgré ces limitations c'est une théorie très solide et prometteuse.

[invitea0046ad4]

Oui, oui, bien sûr. Je pensais à l'exemple cité plus haut de Schrodinger, entre autres. Aucun doute sur le fait que la physique quantique est une pierre angulaire de la physique. Je fais confiance aux physiciens là-dessus.
Mais la physique en général est un outil parmi d'autres, une condition nécessaire mais pas suffisante (enfin, c'est mon point de vue) à la compréhension de l'univers, quand bien même on aurait écrit toutes les lois fondamentales, les briques.

[invite2c620a8c]

On peut quand même séparer ce qui n'aurait pas existé sans nos connaissances de la physique quantique (par exemple les transistors ou les lasers) et ce qui suit les lois de la physique quantique, mais qui était connu avant (par exemple la chimie, qui a certes fait d'immenses progrès avec la physique quantique, mais un chimiste organicien n'a pas besoin de connaissances quantiques pour concevoir ses molécules).

Pour les laser, j'ai lu qu'en fait, c'était une découverte faite par hasard. Donc, ce n'était pas une chose qui aurait nécessité absolument l'existence de la physique quantique.

Pour les transistors, En quoi ça nécessite la physique quantique ? Il suffit de graver une plaque de silicium avec un procédé lithographique. Ca aurait parfaitement pu être découverte sans la physique quantique.

Donc, quelles sont les applications techniques qui découlent vraiment de nos connaissances en physique quantiques ? C'est à dire quelles sont les applications qui sans la physique quantique, n'auraient pas pu être découvertes, même par hasard ?

[invitea29d1598]

Pour les laser, j'ai lu qu'en fait, c'était une découverte faite par hasard.

absolument faux. C'est au contraire un travail expérimental génial auquel personne ou presque ne croyait au départ.

Pour les transistors, En quoi ça nécessite la physique quantique ? Il suffit de graver une plaque de silicium avec un procédé lithographique. Ca aurait parfaitement pu être découverte sans la physique quantique.

si on grave la plaque, c'est pour une raison... on a pas fait ça par hasard non plus. Le fonctionnement même des transistors nécessite que le monde soit quantique.

Donc, quelles sont les applications techniques qui découlent vraiment de nos connaissances en physique quantiques ? C'est à dire quelles sont les applications qui sans la physique quantique, n'auraient pas pu être découvertes, même par hasard ?

la question n'a aucun sens : le hasard permet tout a priori. Simplement, pour découvrir le laser par hasard, il aurait sûrement fallu attendre des centaines d'années...

[JPL]

Donc, quelles sont les applications techniques qui découlent vraiment de nos connaissances en physique quantiques ? C'est à dire quelles sont les applications qui sans la physique quantique, n'auraient pas pu être découvertes, même par hasard ?

Je me hasarde à un exemple : tout ce qui repose sur l'effet tunnel.

[BioBen]

C'est clair que le microscope à effet tunnel je pense pas qu'on aurait pu l'inventer avec Newton ! Il fallait des bases théoriques pour y penser, dire comment le construir et coment il fonctionnera !
a+
ben

[invitea4a042cf]

Le laser, bien sûr. Et l'IRM.

[invitefb1f13df]

je ne pense pas que l'évolution de la mécanique quantique à elle seule provoquera un changement dans les lois de la physique classique.En revanche,c'est l'unification de ces deux physiques qui risquerait de tout chambouler et de complexifier la physique telle qu'on la connais aujourd'hui.
si cela venait à se produire se ne serait pas la prémière fois mais contrairement au passé l'ampleur des changement serait considérable
Déjà la relativité générale à changé les concepts d'éspace et de temps pour creer l'éspace temps.Si je cite cela c'est parce que aujourd'hui à l'école(jusq'au bac) on fait la distinction entre l'espace et le temps en physique alors que le temps tout seul n'existe pas pour les physicien et ce depuis la relativité générale d'Einstein.
Donc de toute manière meme si l'unification de la physique quantique et de la physique classique se concrétisent les écoliers continueront
à apprendre les bonnes vieille lois de la physique classique pour une raison de simplicité mais aussi car elle ont un niveau de précision sufisament élevé pour l'utilisation que l'on en fait.