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Dualité onde-corpuscule



  1. #1
    Bob Trebor

    Dualité onde-corpuscule


    ------

    Bonjour

    Dans le cas de la dualité onde-corpuscule, est ce que l'on sait comment un élément quantique "passe" d'un comportement à l'autre ?
    Et quels changements observe t-on sur cet élément ?

    Si l'on considère que onde et corpuscule ne sont qu'une métaphore explicative de propriétés comportementales, ces propriétés sont-elles associées à l'énergie de l'élément quantique ou à l'espace-temps lui-même ?

    -----
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

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  4. #2
    Coincoin

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Salut,
    L'objet ne passe pas d'un comportement à un autre. Il n'est ni une onde, ni un corpuscule. C'est comme si tu demandais comment l'ornithorynque passe de l'état canard à l'état castor.
    Encore une victoire de Canard !

  5. #3
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Bonjour Bob,

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Dans le cas de la dualité onde-corpuscule, est ce que l'on sait comment un élément quantique "passe" d'un comportement à l'autre ?
    En fait, l'objet ne "change" pas en soit.
    C'est plutôt "ce qu'on mesure".
    Si on mesure une interaction, on a un comportement corpusculaire (par exemple l'impact d'un électron sur un écran fluorescent, la trajectoire dans une chambre à bulle). Si on ne mesure pas il a un comportement plutôt ondulatoire (bien que ce ne soit pas vraiment une onde "classique", on parle bien de comportement). Ce qui peut se mesurer via les comportements statistiques. Par exemple, les interférences dans une expérience de Young.

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Et quels changements observe t-on sur cet élément ?
    Et donc cette question n'a pas vraiment de sens.
    Si ce n'est qu'une mesure affecte forcément la particule (sans même parler de la fameuse réduction de la fonction d'onde, faut pas se leurrer, ce sont des objets tellements petits que toute interaction les perturbe).

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Si l'on considère que onde et corpuscule ne sont qu'une métaphore explicative de propriétés comportementales,
    Bonne façon de le dire.

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    ces propriétés sont-elles associées à l'énergie de l'élément quantique ou à l'espace-temps lui-même ?
    Pardon ?????
    En fait, ces propriétés sont associées à l'état de la particule, par exemple décrit par une fonction d'onde. Cette fonction d'onde a une valeur en chaque point de l'espace-temps et un spectre d'énergie peut également être associé à la fonction d'onde. Mais je ne suis pas sûr que cela a quelque chose à voir avec ta question

  6. #4
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Salut,
    L'objet ne passe pas d'un comportement à un autre. Il n'est ni une onde, ni un corpuscule. C'est comme si tu demandais comment l'ornithorynque passe de l'état canard à l'état castor.
    Salut coincoin,

    Excellente remarque

    Pour reprendre mon explication, la dualité onde-corpuscule c'est comme si on décidaot de regarder l'ornythorinque par l'arrière (castor) ou par l'avant (canard). Mais c'est toujours un ornythorinque.

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  8. #5
    Bob Trebor

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Bonsoir
    Merci Deedee81 pour ces réponses.

    Citation Envoyé par Deedee81
    En fait, ces propriétés sont associées à l'état de la particule, par exemple décrit par une fonction d'onde. Cette fonction d'onde a une valeur en chaque point de l'espace-temps et un spectre d'énergie peut également être associé à la fonction d'onde.
    Le "chaque point" veut-il dire en fonction de son évolution dans l'espace et le temps ?
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

  9. #6
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Le "chaque point" veut-il dire en fonction de son évolution dans l'espace et le temps ?
    Bonjour,

    Oui, c'est ça.
    Une valeur en chaque point de l'espace et à chaque instant.
    Comme pour un champ quelconque en fait.

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  11. #7
    Bob Trebor

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Bonjour
    Citation Envoyé par Deedee81
    Oui, c'est ça.
    Une valeur en chaque point de l'espace et à chaque instant.

    Si je suppose un élément quantique ou tout du moins la valeur de sa fonction d'onde à un instant donné "t", si je suppose encore que cet élément n'a aucune interaction, la valeur de sa fonction d'onde sera t-elle différente à un instant postérieur "t1" ?
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

  12. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Si je suppose un élément quantique ou tout du moins la valeur de sa fonction d'onde à un instant donné "t", si je suppose encore que cet élément n'a aucune interaction, la valeur de sa fonction d'onde sera t-elle différente à un instant postérieur "t1" ?
    Elle peut varier, oui.

    La fonction d'onde d'un électron localisé (la fonction d'onde fait un pic à un endroit donné) à tendance à se disperser.

  13. #9
    Bob Trebor

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Deedee81
    Elle peut varier, oui.
    Dans ce cas, s'il n'y a pas d'interaction , qu'est ce qui fait varier la valeur de sa fonction d'onde ? le champ gravitationnel ?
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

  14. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Dans ce cas, s'il n'y a pas d'interaction , qu'est ce qui fait varier la valeur de sa fonction d'onde ? le champ gravitationnel ?
    Non, mais, , on ne peut pas vraiment parler "d'auto interaction", comment "vulgariser" ça ???

    Y a-t-il un expert dans la salle ?

  15. #11
    Sigmar

    Re : Dualité onde-corpuscule

    On peut comparer la variation de la fonction d'onde à celle d'une onde classique dont l'amplitude varie en fonction du temps, à cause du cos...
    A=Ao*cos(wt+phi)
    Quand le temps varie, la fonction varie aussi.
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  16. #12
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Dans ce cas, s'il n'y a pas d'interaction , qu'est ce qui fait varier la valeur de sa fonction d'onde ? le champ gravitationnel ?
    Bonjour,

    Ca y est je l'ai, vendredi j'étais totalement dans le brouillard : fin de semaine ? Ca peut entraîner assez loin de répondre complètement à cette simple question !

    Bon, j'insiste : non pour la gravitation.

    Pour commencer, imagine un nuage de particules indépendantes, sans interactions, avec des positions et vitesses aléatoires. C'est juste pour illustrer quelque chose (ce n'est pas comme un électron). Ce nuage va se disperser simplement parceque les particules continuent sur leur trajectoire, il n'y a pas de "force" provoquant la dispersion.

    Revenons à la fonction d'onde d'un seul électron (ou tout autre particule et une fonction d'onde peut très bien décrire plusieurs particules, bien entendu).

    Cette fonction d'onde traduit la probabilité de trouver l'électron en tel ou tel endroit. Elle traduit donc, comme notre nuage, une dispersion aléatoire, une incertitude, sur la positition et la vitesse de l'électron.

    Plus la fonction d'onde est concentrée, plus la position est précise, mais plus la position est précise, plus la vitesse est imprécise (principe d'incertitude de Heisenberg, en fait l'évolution de la fonction d'onde est donnée par l'équation de Schrödinger et il est possible d'en déduire ce principe d'incertitude). La vitesse "d'étalement" est proportionnelle à l'imprésision de la vitesse.

    Illustrons ça avec un exemple élémentaire idéalisé (et irréaliste, c'est pour illustrer). La fonction d'onde dit : "l'électron est à la position 10 avec une vitesse de 2 m/s vers la droite ou la gauche, au hazard". Une seconde plus tard, il peut donc s'être déplacé vers la gauche ou la droite (incertitude). Donc "l'électron est à la position 8 ou 12". Une seconde plus tard encore "l'électron est à la position 6 ou 14", etc. La fonction d'onde s'étale.

    Quelle est la nature de ce "truc machin de fonction d'onde" étalée ? C'est en fait un immense débat en partie physique, en partie philosophique, qui fait partie du problème de l'interprétation de la mécanique quantique. Et je ne ferai qu'effleurer l'aspect philosophique (car il sort du cadre de ce forum) pour me raccrocher tant que faire se peut au coté physique.

    Est-elle un peu comme un fluide (classique) qui peut s'étaler ?
    Non :
    - On mesure toujours l'électron à un endroit précis même si la fonction d'onde est étaléé à l'extrême
    - On n'observe jamais de morceau d'électron
    - Il peut, dans certains cas, y avoir des zones où la fonction d'onde est nulle. Ce qui n'empêche pas de détecter l'électron de l'un ou l'autre coté. Comment le fluide (d'électron) passe d'un coté à l'autre ?

    Peut-être que l'électron est a un endroit précis mais qu'on ne le sait pas car la connaissance de sa position est imprécise ? Ce serait un problème de mesure et d'information, ce que donne à penser la description de l'étalement ci-dessus et le caractère "ponctuel" de la mesure. La fonction d'onde ne serait que la traduction de notre ignorance d'un électron par ailleurs bien localisé.

    Non, hélas, ce serait trop simple ! On emploie d'ailleurs habituellement le terme de "indéterminé" au lieu de "imprécis" ou "incertain" pour bien le souligner.
    - On peut très bien avoir un électron avec une position (relativement) précise mais mal connue. Cela s'appelle un mélange statistique et la description (qui fait appelle à des matrices de densité) est différente d'un état indéterminé.
    - Un électron étalé peut provoquer des interférences (avec d'autres électrons ou... avec lui-même). L'exemple typique est l'expérience des deux fentes de de Young (je l'ai personnellement faites avec un laser mais elle peut se faire avec des électrons, c'est d'ailleurs le principe de base du microscope électronique). Un mélange statistique de particules parfaitement ponctuelles ne peut provoquer d'interférences ce qu'une analyse de l'expérience de Young montre facilement (en particulier en comparant au cas où on ferme une fente et où plus d'électrons arrivent à certains endroit alors qu'il y en a moins qui passent !)
    - La fonction d'onde est plus qu'une densité de propabilité, c'est une amplitude complexe. La densité de probabilité est le carré du module de la fonction d'onde qui contient aussi une "phase" inobservable dans l'absolu mais observable par comparaison (interférences).

    Notons que ce dernier point sur la phase est vrai aussi des ondes (ou plus généralement des champs) qui d'ailleurs obéissent aussi à une forme de principe d'incertitude (bien connue en optique et qui limite le pouvoir de résolution des instruments, qui lie la largeur d'un paquet d'onde et la dispersion en fréquences) et qui ont aussi des interférences. On parle parfois de mécanique quantique ondulatoire. Mais l'équation de Schrödinger n'est pas une équation d'onde classique, et les remarques sur la mesure toujours précise empêche une identification parfaite avec une onde classique. Même si c'est sans doute ce qui y ressemble (en partie) le plus.

    Bref la nature de l'électron est mystérieuse car profondément non classique. Le débat entre la fonction d'onde qui serait réelle ou une simple connaissance (distinction qu'on retrouve dans différentes formes de l'interprétation de Copenhague) est sans doute un peu creux car c'est de toute façon une simple fonction mathématique, une description, comme toute représentation théorique, de quelque chose de réel. Après tout, dire, ma chaise est à la position 20, ce n'est jamais qu'une série de mots et de un nombre !

    Le mieux est sans doute de dire que c'est la meilleure description (mathématique) d'un électron (réel) qui est vraiment "comme ça" (dans ce sens), c'est-à-dire avec une position et une impulsion vraiment indéterminée et que la fonction d'onde, dans le langage mathématique, constitue la définition de cette nature bizarre. Tout comme les propriétés des ondes (amplitude, fréquence, etc.) peuvent servir à la définir. En l'absence d'objet classique semblable c'est probablement le meilleur point de vue (cela reste mon opinion, un adepte de l'interprétation de Bohm ne serait pas d'accord avec moi qui estime que si deux interprétations ne peuvent expérimentalement être distinguées alors tout ce qui les différentie doit être considéré comme artificiel, et doit être rejeté par ce bon vieux Occam).

    Voilà, en espérant que cela puisse t'aider à comprendre cette "foutue fonction d'onde"

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  18. #13
    ketchupi

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Salut,
    L'objet ne passe pas d'un comportement à un autre. Il n'est ni une onde, ni un corpuscule. C'est comme si tu demandais comment l'ornithorynque passe de l'état canard à l'état castor.
    +1 pour Coincoin. MDR.
    <Post qui ne sert à rien>

    ++
    On ne force pas une curiosité, on l'éveille. Daniel Pennac

  19. #14
    Bob Trebor

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Bonjour Deedee
    Citation Envoyé par Deedee81
    Une seconde plus tard, il peut donc s'être déplacé vers la gauche ou la droite (incertitude)...
    Si je comprend bien, on a soit une précision sur la position soit sur la vitesse. Mais le "gauche ou droite" m'étonne. Cela signifie t-il qu'on a en plus une incertitude sur sa direction ?

    Si oui...
    Si on sait où est l'électron, on ne sait pas où il va ni à quelle vitesse.
    Si on connait sa vitesse, on ne sait pas où est l'électron ni où il va.

    Dans les deux cas, on ne sait pas où il va
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

  20. #15
    mach3
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Si je comprend bien, on a soit une précision sur la position soit sur la vitesse. Mais le "gauche ou droite" m'étonne. Cela signifie t-il qu'on a en plus une incertitude sur sa direction ?

    Si oui...
    Si on sait où est l'électron, on ne sait pas où il va ni à quelle vitesse.
    Si on connait sa vitesse, on ne sait pas où est l'électron ni où il va.

    Dans les deux cas, on ne sait pas où il va
    La position et la vitesse sont des vecteurs, l'incertitude vaut composante pour composante. Par exemple on peut mesurer précisément la vitesse selon y et z et avoir une mesure précise sur la position en x (la vitesse selon x et la position en y et en z seront inaccessibles). On connaitra donc parfaitement la direction de l'électron dans le plan yz, mais on ne pourra pas savoir si il va vers les x croissants ou décroissants.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  21. #16
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par Bob Trebor Voir le message
    Si je comprend bien, on a soit une précision sur la position soit sur la vitesse. Mais le "gauche ou droite" m'étonne. Cela signifie t-il qu'on a en plus une incertitude sur sa direction ?
    Si oui...
    Si on sait où est l'électron, on ne sait pas où il va ni à quelle vitesse.
    Si on connait sa vitesse, on ne sait pas où est l'électron ni où il va.
    Dans les deux cas, on ne sait pas où il va
    Bonjour,

    Pour préciser la réponse de mach (qui répond directement à la question), pour éviter une confusion : on peut avoir une incertitude à la fois sur la vitesse et la position. En fait, en pratique on a toujours un peu d'incertitude des deux. Le cas ou la position est parfaitement connue (et dans le cas la vitesse strictement inconnue) est un cas un peu idéalisé (mais pratique pour étudier la théorie ).

    Et, bien entendu, j'insiste sur le fait que l'exemple que je donnais (avec la particule qui peut aller à gauche ou à droite) est assez irréaliste. Je l'utilisais pour illustrer le principe sans entrer dans trop de complications. Irréaliste car je pars d'une situation où la particule est à un endroit précis et dans ce cas, la théorie dit que la vitesse est totalement inconnue (et pas juste une vitesse précise qui peut aller à gauche ou à droite).

    La relation qualitative est la relation de Heinsenberg :

    où le produit des incertitudes sur la position et l'impulsion est supérieur ou égal à la constante de Planck divisé par deux pi. est l'impulsion dans la direction x.

    Dans cette relation on voit que si l'incertitude de l'un est nulle, l'autre est infinie.

    Tiens, un petit truc qui peut te faire réfléchir. Etant donné cette incertitude, il est impossible de confiner une particule dans une zone trop petite. Ainsi, l'électron ne peut pas être confiné très près du noyau malgré l'attraction électrostatique, il est forcément dans une zone plus étendue (l'état de base est décrit par une fonction d'onde qui est une sphère avec environ le rayon de Bohr).

    Mais c'est vrai aussi des protons et neutrons : comment, eux font-ils pour rester confinés dans un noyau minuscules ? Regarde la relation ci-dessus, c'est l'impulsion qui intervient (masse fois vitesse) or la masse du proton est beaucoup plus grande qu'un électron et donc ....

  22. #17
    Bob Trebor

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Bonsoir

    Citation Envoyé par Deedee81
    Mais c'est vrai aussi des protons et neutrons : comment, eux font-ils pour rester confinés dans un noyau minuscules ?
    Euh... C'est pas surtout grâce à l'interaction forte ?
    Citation Envoyé par Deedee81
    c'est l'impulsion qui intervient or la masse du proton est beaucoup plus grande qu'un électron et donc...
    Plus la masse est importante plus l'impulsion est grande donc la dispersion plus faible.
    Si le différent était différent du différent, il existerait sans le différent (Nagarjuna)

  23. #18
    alberto1980

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Dualité onde corspucule : les corpuscules se propagent comme des ondes.

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  25. #19
    Gwyddon

    Re : Dualité onde-corpuscule

    Citation Envoyé par alberto1980 Voir le message
    Dualité onde corspucule : les corpuscules se propagent comme des ondes.
    Bonsoir,

    Non, pas du tout. La dualité onde-corpuscule c'est dire que tout objet quantique a un comportement non classique, et qui peut dans certains cas se comporter comme s'il était une onde classique, et dans d'autre cas comme un corpuscule classique.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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