Thermodynamique photonique

[invite94be38e6]

Bonjour. Les bases de la Thermodynamique ont été élaborées vers 1850 puis développées dans la deuxième partie du XIX ème siècle. Depuis, elles n'ont jamais été remises en cause. Il est vrai que tout semble "coller". Pourtant il y a de bonnes raisons de penser que les hypothèses de base sont erronées: conversion chaleur-travail, théorie cinétique des gaz, définition de la température et de la chaleur... Le photon a été ignoré dans cette Thermodynamique. Qui souhaiterait en discuter avec moi ?
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[invite5e5dd00d]

Le photon a été ignoré dans cette thermodynamique, mais ne l'est plus du tout en physique statistique, qui est la discipline générale qui englobe la thermodynamique. Renseignez-vous sur la statistique de Bose-Einstein, et vous verez que le cas des bosons, dont le photon, est traité. Le photon n'est pas une particule comme les autres, et n'est pas quelque chose que l'on manipule comme les atomes ou molécules.
Pensez-vous réellement que les physiciens statisticiens ne se seraient pas rendus compte de l'oubli du photon?.......

[invite94be38e6]

Le photon a été ignoré dans cette thermodynamique, mais ne l'est plus du tout en physique statistique, qui est la discipline générale qui englobe la thermodynamique. Renseignez-vous sur la statistique de Bose-Einstein, et vous verez que le cas des bosons, dont le photon, est traité. Le photon n'est pas une particule comme les autres, et n'est pas quelque chose que l'on manipule comme les atomes ou molécules.
Pensez-vous réellement que les physiciens statisticiens ne se seraient pas rendus compte de l'oubli du photon?.......

Je suis tout à fait d'accord avec vous sur la statistique de Bose-Einstein. Mais, encore une fois, les Mathématiques prennent le pas sur la Physique. Cette statistique permet de retrouver la formule de Planck, formule qui est une merveille de recherche mathématique pour faire coller une formule avec des résultats expérimentaux (c'est ce qu'a fait Planck pendant des années). Quelle que soit la façon d'y arriver, cette formule n'explique en rien ce qui se passe dans la réalité physique des phénomènes thermodynamiques. Mon propos était de dire qu'il y a d'autres façons, moins mathématiques, plus physiques d'expliquer ce qui se passe dans ces phénomènes. A partir du photon thermique. Mais que tout est bloqué par les définitions et principes de départ de la Thermo.
Bien sûr que le photon n'est pas une particule comme les autres, sinon sa définition aurait été donnée il y a bien longtemps. Mais force est de reconnaître qu'il reste mystérieux. On se bat encore pour savoir s'il a une masse ou pas. Seuls ses effets sur la matière sont identifiés et reconnus.

[mariposa]

Je suis tout à fait d'accord avec vous sur la statistique de Bose-Einstein. Mais, encore une fois, les Mathématiques prennent le pas sur la Physique. Cette statistique permet de retrouver la formule de Planck, formule qui est une merveille de recherche mathématique pour faire coller une formule avec des résultats expérimentaux (c'est ce qu'a fait Planck pendant des années). Quelle que soit la façon d'y arriver, cette formule n'explique en rien ce qui se passe dans la réalité physique des phénomènes thermodynamiques. Mon propos était de dire qu'il y a d'autres façons, moins mathématiques, plus physiques d'expliquer ce qui se passe dans ces phénomènes. A partir du photon thermique. Mais que tout est bloqué par les définitions et principes de départ de la Thermo.
Bien sûr que le photon n'est pas une particule comme les autres, sinon sa définition aurait été donnée il y a bien longtemps. Mais force est de reconnaître qu'il reste mystérieux. On se bat encore pour savoir s'il a une masse ou pas. Seuls ses effets sur la matière sont identifiés et reconnus.

Bonjour,

Une remarque générale: Tu as une curieuse façon d'opposer la Physique aux Mathématiques. La mathématique c'est le langage naturel de la physique et ce systématiquement de puis Newton.

la thermodynamique classique elle même décrit l'expérience en concept et langage mathématique. il y a le concept d'énergie et le concept d'entropie dont les caractéristiques est d'être des fonctions d'état.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite94be38e6]

Bonjour,

Une remarque générale: Tu as une curieuse façon d'opposer la Physique aux Mathématiques. La mathématique c'est le langage naturel de la physique et ce systématiquement de puis Newton.

la thermodynamique classique elle même décrit l'expérience en concept et langage mathématique. il y a le concept d'énergie et le concept d'entropie dont les caractéristiques est d'être des fonctions d'état.

Bonjour, je n'oppose pas les Mathématiques et la Physique, en l'occurence la Thermodynamique. Pas du tout. J'ai bien conscience de la nécessité de passer par les Maths pour mettre la Physique en équation et vérifier par le calcul les résultats expérimentaux. Mais les Maths n'expliquent pas la Physique. C'est ce que j'ai voulu dire. Quand on voit Planck passer une bonne partie de sa vie à trouver la formule mathématique de l'émission du corps noir en essayant tout et en y arrivant, sans expliquer en quoi que ce soit ce qui se passe réellement au niveau des particules, ça doit laisser un vrai physicien réveur... Bravo pour la formule, mais que dire de l'explication physique du phénomène ?
Parlons entropie où on assité à une démarche un peu analogue. Quand Clausius introduit ce concept, il ne sait pas ce que c'est. Il se bat contre William Thomson (Lord Kelvin) pour avoir la prééminence en Thermo (science reine à l'époque). Ce n'est qu'après, avec l'aide totale des Maths, qu'on va donner une signification à l'entropie, signification tellement tarabiscotée qu'il n'est pas facile d'y voir une réalité physique.
Je pense que les Maths doivent être au service de la Physique. Au XIXème, les grands esprits, les savants, étaient souvent à la fois mathématiciens et physiciens. Et les sciences à étudier n'étaient pas aussi nombreuses qu'aujourd'hui. La Thermo était une science nouvelle et d'actualité. Elle a fait l'objet d'études mathématiques merveilleuses. Mais, je pense, que cela a fait passer l'explication des phénomènes thermodynamiques au second plan. D'où la complication de cette science et ses cotés abstraits comme l'entropie, pour l'étudiant...
Pour conclure, si la Thermo décrit des phénomènes en langage mathématique, elle s'est peut-être trompée dans la description physique de ces phénomènes. Cette hypothèse n'est pas à exclure pour un scientifique curieux. Ce n'est pas parce qu'une théorie a trouvé un support mathématique donnant des résultats conformes aux résultats expérimentaux que cette théorie est obligatoirement la bonne...

[deep_turtle]

Bonjour,

As-tu la moindre raison liée à un résultat expérimental de penser que la thermodynamique pourrait de pas décrire correctement les lois de la physique ?

On peut appliquer la thermo à un gaz de photons, et quand on le fait les résultats collent avec ce qu'on mesure (pression de radiation par exemple)...

[invite5e5dd00d]

Pour conclure, si la Thermo décrit des phénomènes en langage mathématique, elle s'est peut-être trompée dans la description physique de ces phénomènes. Cette hypothèse n'est pas à exclure pour un scientifique curieux. Ce n'est pas parce qu'une théorie a trouvé un support mathématique donnant des résultats conformes aux résultats expérimentaux que cette théorie est obligatoirement la bonne...

La définition de "bonne" en physique c'est "utile pour modéliser les phénomènes". Elle donne des résultats conformes aux résultats expérimentaux => c'est la "bonne" tant qu'aucune théorie ne viendra rendre plus fidèlement compte des phénomènes. Et dans ce cadre là la physique statistique est une des théories physiques les plus performantes.
Cette théorie n'est pour autant pas éternelle, et viendra sûrement le jour où elle sera remplacée. Ce n'est que spéculation. Et pour le moment, faute de "mieux" (attention, la phystat est quelque chose de véritablement impressionnant et efficace) on utilise la majorité de ses résultats et de ses interprétations tous les jours, en se posant des questions (notre métier est de douter).

[deep_turtle]

PS : que l'entropie soit une notion difficile pour l'étudiant ne veut pas dire que la notion elle-même soit fausse. Pour commencer ce n'est pas une notion si difficile, et il y a beaucoup de notions bien plus difficiles qu'il ne vous viendrait pas à l'idée de mettre en doute (les processus biochimiques dans une cellule, pour citer le permier truc qui me vient à l'esprit !)

[mariposa]

Bonjour, je n'oppose pas les Mathématiques et la Physique, en l'occurence la Thermodynamique. Pas du tout. J'ai bien conscience de la nécessité de passer par les Maths pour mettre la Physique en équation et vérifier par le calcul les résultats expérimentaux. Mais les Maths n'expliquent pas la Physique. C'est ce que j'ai voulu dire. Quand on voit Planck passer une bonne partie de sa vie à trouver la formule mathématique de l'émission du corps noir en essayant tout et en y arrivant, sans expliquer en quoi que ce soit ce qui se passe réellement au niveau des particules, ça doit laisser un vrai physicien réveur... Bravo pour la formule, mais que dire de l'explication physique du phénomène ?
Parlons entropie où on assité à une démarche un peu analogue. Quand Clausius introduit ce concept, il ne sait pas ce que c'est. Il se bat contre William Thomson (Lord Kelvin) pour avoir la prééminence en Thermo (science reine à l'époque). Ce n'est qu'après, avec l'aide totale des Maths, qu'on va donner une signification à l'entropie, signification tellement tarabiscotée qu'il n'est pas facile d'y voir une réalité physique.
Je pense que les Maths doivent être au service de la Physique. Au XIXème, les grands esprits, les savants, étaient souvent à la fois mathématiciens et physiciens. Et les sciences à étudier n'étaient pas aussi nombreuses qu'aujourd'hui. La Thermo était une science nouvelle et d'actualité. Elle a fait l'objet d'études mathématiques merveilleuses. Mais, je pense, que cela a fait passer l'explication des phénomènes thermodynamiques au second plan. D'où la complication de cette science et ses cotés abstraits comme l'entropie, pour l'étudiant...
Pour conclure, si la Thermo décrit des phénomènes en langage mathématique, elle s'est peut-être trompée dans la description physique de ces phénomènes. Cette hypothèse n'est pas à exclure pour un scientifique curieux. Ce n'est pas parce qu'une théorie a trouvé un support mathématique donnant des résultats conformes aux résultats expérimentaux que cette théorie est obligatoirement la bonne...

OK, tu reconnais l'utilité des maths mais pas sa nature quand à expliquer la physique. Je réponds sur un exemple:

Supposons qu'une particule dans un champ (peu importe la nature) de la forme V =a.x2 et soumise à des frottements (peu importe l'expression mathématique). quelle est la position d'équilibre?

La réponse est classique: C'est celle qui minimise le potentiel et donc la particule évoluera vers la position d'équilibre x=0.

On traduit bien la notion d'équilibre (concept physique) par la minimisation d'une fonction (traitement mathématique).

Qu'est ce que l'entropie?

Lorsque un système est isolé avec une énergie E il y une quantité énorme de façon répartir cette énergie entre les particules.

On montre que la "position" d'équilibre cad ce qu'est l'équilibre thermodynamique correspond au maximum d'une fonction que l'on appelle l'entropie.

L'entropie de Clausius c'est lors d'une transformation lente l'intégrale sur le chemin de transformation:

dS = dQ/T

En résumé on voit sur ces 2 exemples comment les idées et concepts physique s'expriment dans la langue mathématique.

[invite94be38e6]

Bonjour,

As-tu la moindre raison liée à un résultat expérimental de penser que la thermodynamique pourrait de pas décrire correctement les lois de la physique ?

On peut appliquer la thermo à un gaz de photons, et quand on le fait les résultats collent avec ce qu'on mesure (pression de radiation par exemple)...

Oui, j'en ai. Ce n'est pas facile à expliquer en quelques lignes, dans un forum. D'autant plus que les théories de la Thermo emploient des formules qui "collent" assez bien avec les résultats expérimentaux (sinon tout aurait explosé depuis longtemps). Les expériences de Thermo sont très délicates coté mesures surtout pour la température.
Pour faire bref. Quand on regarde comment Clausius a énoncé (il fut le premier, février 1850) le principe de conversion chaleur-travail dans les processus thermodynamiques (compressions, détentes), il y a de quoi être étonné. Il énonce ce principe, parce que c'est ce qui correspond le mieux à ce que l'on constate: le gaz se refroidit, du travail extérieur est produit. D'où chaleur transformée en travail. J'ai avec un ami scientifique, élaboré une théorie où la chaleur se conserve, passant d'un état libre à un état lié... le travail étant la manifestation de ce changement. Nous expliquons alors les processus internes à l'échelle des constituants de la matière, le photon thermique étant la particule agissante.
Prenons la théorie cinétique. Tous les livres sérieux listent les anomalies des hypothèses... Il est possible de définir une théorie statique des gaz, ou l'on démontre PV = RT, ainsi que le principe d'Avogadro. Nous l'avons fait. Et la température du vide, nous la définissons également, ce dont la thermo actuelle est absolument incapable.
La fameuse expérience de Gay-Lussac et Joule que la Thermo classique peine à expliquer et dont il n'y a pas de démonstration par le calcul, peut alors parfaitement s'expliquer également.
Il faudrait revoir 2 choses essentielles en Thermo: la conversion chaleur-travail et la théorie cinétique des gaz (celle-ci est en partie revue par la thermostatistique, mais le photon est oublié). Puis introduire le photon comme vecteur de la chaleur. Et reexpliquer ce qui se passe en interne quand un corps se réchauffe, quand un gaz se détend
Maintenant quand au gaz de photons...

[invite94be38e6]

OK, tu reconnais l'utilité des maths mais pas sa nature quand à expliquer la physique. Je réponds sur un exemple:

Supposons qu'une particule dans un champ (peu importe la nature) de la forme V =a.x2 et soumise à des frottements (peu importe l'expression mathématique). quelle est la position d'équilibre?

La réponse est classique: C'est celle qui minimise le potentiel et donc la particule évoluera vers la position d'équilibre x=0.

On traduit bien la notion d'équilibre (concept physique) par la minimisation d'une fonction (traitement mathématique).

Qu'est ce que l'entropie?

Lorsque un système est isolé avec une énergie E il y une quantité énorme de façon répartir cette énergie entre les particules.

On montre que la "position" d'équilibre cad ce qu'est l'équilibre thermodynamique correspond au maximum d'une fonction que l'on appelle l'entropie.

L'entropie de Clausius c'est lors d'une transformation lente l'intégrale sur le chemin de transformation:

dS = dQ/T

En résumé on voit sur ces 2 exemples comment les idées et concepts physique s'expriment dans la langue mathématique.

Bonsoir. Je ne pense pas que nous soyons en désaccord. On parle de deux choses différentes.
Il y a une différence entre ce que j'ai écrit et ce que vous dîtes: "En résumé on voit sur ces 2 exemples comment les idées et concepts physique s'expriment dans la langue mathématique".[/QUOTE]
Bien sûr que les idées et concepts physiques s'expriment dans la langue mathématique. Les Maths ressortent en formules les hypothèses que vous y mettez. Revenons sur Planck. Il finit par créer ses oscillateurs hypothétiques et arrive à la bonne formule. Il est parti d'une hypothèse. Cette hypothèse n'a jamais prospéré. Et pourtant il arrive à un résultat en correspondance avec l'expérience. Et il n'a rien expliqué. Sa formule non plus.
Votre premier exemple peut être ainsi commenté. On part des hypothèses que vous énoncez. On arrive à un constat mathématique de minimum d'une fonction et on fait la relation entre la position d'équilibre et ce minimum. Mais ça s'arrête là.
L'entropie part de la Thermo (Clausius). Les mathématiciens, statisticiens et probabilistes ont bossé comme personne pour arriver à ce que vous dîtes et qui est vrai. Il y a eu un acharnement à trouver une vérité à l'entropie. Je n'ai rien d'autre à dire sur l'entopie, sinon que c'est elle qui m'a fait penser, jeune étudiant, que la Thermo était partie sur de mauvaises bases. C'est pour ça qu'à 63 ans j'ai décidé d'y consacrer un peu de temps...

[invite5e5dd00d]

Revenons sur Planck. Il finit par créer ses oscillateurs hypothétiques et arrive à la bonne formule. Il est parti d'une hypothèse. Cette hypothèse n'a jamais prospéré. Et pourtant il arrive à un résultat en correspondance avec l'expérience. Et il n'a rien expliqué. Sa formule non plus.

Oh, si il a expliqué beaucoup de chose, justement car sa quantification EXPLIQUAIT le spectre du rayonnement du corps noir.
La formule en elle-même n'apporte rien, ce qui compte c'est le sens de celle-ci. Le sens est que l'énergie ne se transmet pas de manière continue au corps noir, mais de manière discrète, par quanta d'énergie discrets (les photons) et que pour cette raison (le quantum d'action h est différent de 0), à faible longueur d'onde, l'énergie ne diverge plus.
Pour trouver une définition correcte du photon, il faut faire appel à l'électrodynamique quantique.

L'entropie part de la Thermo (Clausius). Les mathématiciens, statisticiens et probabilistes ont bossé comme personne pour arriver à ce que vous dîtes et qui est vrai. Il y a eu un acharnement à trouver une vérité à l'entropie. Je n'ai rien d'autre à dire sur l'entopie, sinon que c'est elle qui m'a fait penser, jeune étudiant, que la Thermo était partie sur de mauvaises bases. C'est pour ça qu'à 63 ans j'ai décidé d'y consacrer un peu de temps...

C'est souvent ce que le profane pense lorsqu'il ne comprend pas quelque chose. "Je ne comprends pas, cela doit être faux". C'est le cas de nombreuses personnes sur ce forum. La chose à faire est, je pense, d'essayer de comprendre le concept (ici, l'entropie), pour pouvoir ensuite creuser plus profondément et comprendre encore plus de choses.
Vous ne me semblez malheureusement pas avoir le niveau pour remettre en cause ce concept d'entropie. Il faut savoir que l'entropie est une chose abstraite (pas tant que cela finalement), mais dont les fondements vont chercher très loin : en théorie de l'information. Remettre en cause le concept aurait pour effet celui d'une bombe, et je doute de vos compétences à la fabriquer

[invite1c3dc18e]

Revenons sur Planck. Il finit par créer ses oscillateurs hypothétiques et arrive à la bonne formule. Il est parti d'une hypothèse. Cette hypothèse n'a jamais prospéré. Et pourtant il arrive à un résultat en correspondance avec l'expérience. Et il n'a rien expliqué. Sa formule non plus.

permettez moi de vous dire que vous faites fausse route, l'hypothèse des oscillateurs harmoniques (ou pas) a prospéré en physique statistique et trouvé sa contre-partie réelle: les vibrations des atomes ! (regardez du côté de la spectroscopie infrarouge par exemple pour les visualiser).

[invite94be38e6]

permettez moi de vous dire que vous faites fausse route, l'hypothèse des oscillateurs harmoniques (ou pas) a prospéré en physique statistique et trouvé sa contre-partie réelle: les vibrations des atomes ! (regardez du côté de la spectroscopie infrarouge par exemple pour les visualiser).

Bonsoir, je vous en prie ne mélangez pas tout. Relisez bien les travaux de Planck. Dans le cadre de son étude sur le corps noir, son hypothèse d'oscillateurs n'a pas prospéré. Montrez-moi, où, dans le cas du corps noir, ces oscillateurs expliquent les émissions de photons tels qu'elles sont constatées. Je suis preneur...
Si on change de sujet, c'est clair qu'on retrouve des hypothèses à base d'oscillateurs, je n'ai jamais dit le contraire.
Je suis preneur d'infos sur ce que vous dîtes concernant la spectroscopie infrarouge (intéressant pour le photon thermique) pour visualiser les vibrations d'atomes. Vous avez des références ?

[invite5e5dd00d]

Si, si, son idée d'oscillateurs a bien prospéré, puisque c'est exactement comme cela qu'on fait l'analogie entre les photons et les oscillateurs en QED lorsqu'on réalise la quantification du champ EM.

[invite94be38e6]

Oh, si il a expliqué beaucoup de chose, justement car sa quantification EXPLIQUAIT le spectre du rayonnement du corps noir.
La formule en elle-même n'apporte rien, ce qui compte c'est le sens de celle-ci. Le sens est que l'énergie ne se transmet pas de manière continue au corps noir, mais de manière discrète, par quanta d'énergie discrets (les photons) et que pour cette raison (le quantum d'action h est différent de 0), à faible longueur d'onde, l'énergie ne diverge plus.
Pour trouver une définition correcte du photon, il faut faire appel à l'électrodynamique quantique.


C'est souvent ce que le profane pense lorsqu'il ne comprend pas quelque chose. "Je ne comprends pas, cela doit être faux". C'est le cas de nombreuses personnes sur ce forum. La chose à faire est, je pense, d'essayer de comprendre le concept (ici, l'entropie), pour pouvoir ensuite creuser plus profondément et comprendre encore plus de choses.
Vous ne me semblez malheureusement pas avoir le niveau pour remettre en cause ce concept d'entropie. Il faut savoir que l'entropie est une chose abstraite (pas tant que cela finalement), mais dont les fondements vont chercher très loin : en théorie de l'information. Remettre en cause le concept aurait pour effet celui d'une bombe, et je doute de vos compétences à la fabriquer

Bonsoir, je répondrai à la première partie de la réponse pour apporter des précisions importantes. Pour la deuxième, je vais laisser passer la nuit. Peut-être que demain j'aurai le niveau...
Planck a sorti sa formule en plusieurs étapes dont les deux dernières fin 1900. D'abord il n'utilisa pas l'idée de quantification. Puis deux mois après, décembre 1900, il révisa sa formule qui contenait cette fois la constante h. Il introduisit des "éléments d'énergie". C'est-à-dire que l'énergie totale des oscillateurs du corps noir devait être considérée, du moins temporairement, comme partagée en "portions d'énergie" dont il supposa la valeur proportionnelle à leur fréquence, avec comme facteur de proportionalité la constante h. A aucun moment il évoqua l'énergie des radiations émises comme ayant une énergie de type hf. C'est Einstein qui en 1905 introduira la quantification de la lumière et des radiations électromagnétiques parlant des "grains lumineux" et des quanta dont l'énergie est proportionnelle à la fréquence. Planck n'avait pas été aussi loin, il était resté au stade des interactions au sein du corps noir. On peut donc dire que c'est Einstein qui a fait prospérer une hypothèse de Planck.
Mais qui peut dire que les oscillateurs de Planck, au niveau du corps noir, ont une réalité ? Qui peut expliquer pourquoi le corps noir rayonne ainsi en fonction de sa température ? Certainement pas cette formule. C'est ce que je voulais dire.

[invite5e5dd00d]

Je pense que tu as raison : Planck prévoit déjà que l'énergie est échangée par paquets (http://fr.wikipedia.org/wiki/Max_Pla...C3.A9couvertes), mais bien sûr il ne prévoit ni l'existence du photon (Einstein), ni la quantification du champ (Feynman, en partie). Dans mon paragraphe, je saute une étape en faisant l'analogie entre les quanta d'énergie et les photons...
Par contre, tu n'as pas jeté un oeil à la formule de Planck, qui reproduit exactement la forme du spectre d'émission du corps noir.

En physique quantique, la vision opérationnelle d'un modèle suffit. C'est nous-mêmes qui avons peine à nous représenter des oscillateurs harmoniques dans un corps noir. La Nature est ce qu'elle est, nous n'avons pas à rejeter un modèle qui marche parce que nous n'arrivons pas à nous en faire une représentation. Après, la vision en oscillateurs harmoniques du corps noir, je ne sais pas ce qu'il en est aujourd'hui (moi le corps noir je l'ai étudié comme telle cela dit), et si tu dis qu'elle s'est avérée incapable de représenter fidèlement les expériences ou si elle ne concorde pas avec d'autres, alors tu as surement raison. Mais j'aimerais que tu expliques

[invite94be38e6]

Je pense que tu as raison : Planck prévoit déjà que l'énergie est échangée par paquets (http://fr.wikipedia.org/wiki/Max_Pla...C3.A9couvertes), mais bien sûr il ne prévoit ni l'existence du photon (Einstein), ni la quantification du champ (Feynman, en partie). Dans mon paragraphe, je saute une étape en faisant l'analogie entre les quanta d'énergie et les photons...
Par contre, tu n'as pas jeté un oeil à la formule de Planck, qui reproduit exactement la forme du spectre d'émission du corps noir.

En physique quantique, la vision opérationnelle d'un modèle suffit. C'est nous-mêmes qui avons peine à nous représenter des oscillateurs harmoniques dans un corps noir. La Nature est ce qu'elle est, nous n'avons pas à rejeter un modèle qui marche parce que nous n'arrivons pas à nous en faire une représentation. Après, la vision en oscillateurs harmoniques du corps noir, je ne sais pas ce qu'il en est aujourd'hui (moi le corps noir je l'ai étudié comme telle cela dit), et si tu dis qu'elle s'est avérée incapable de représenter fidèlement les expériences ou si elle ne concorde pas avec d'autres, alors tu as surement raison. Mais j'aimerais que tu expliques

Bonjour et merci pour ta réponse. Elle est plus cool que d'autres et ça donne envie de répondre. Je reviens donc au corps noir.
Quand on étudie la Thermo, les radiations électromagnétiques, c'est un passage obligé. Je pense que la Physique n'a pas, aujourd'hui, expliqué ce qui se passe réellement dans l'émission des radiations du corps noir (comme dans les émissions de radiations à caractère thermique). Ce que j'ai voulu dire, mais ça n'est pas facile à expliciter, c'est que, si Planck a donné la formule mathématique qui colle avec les résultats expérimentaux il n'a pas expliqué le phénomène physique. Pourquoi il y a des radiations de tel type à telle température, en telle quantité. Pourquoi la distribution des radiations change avec la température, etc. Pourquoi telle radiation a plus de pouvoir calorifique qu'une autre... Quand on mesure l'effet calorifique d'une radiation, qu'elle est la part de la quantité de photons par rapport à leur puissance énergétique ? En d'autres termes, pour une puissance donnée, on a combien de photons de quelle puissance énergétique ? Les questions sont très nombreuses.
C'est ce qui me fait penser que si on connaissait mieux le photon et le processus de ses interactions avec les constituants de la matière (tu sais bien qu'elles sont très différentes suivant les longueurs d'onde) on arriverait peut-être à comprendre ce qui se passe réellement, dans les effets calorifiques en particulier, qui m'intéressent spécialement. Il y a certainement des réponses à ces questions, et c'est ce que je recherche. Est-ce que la Physique est un peu absente sur ce sujet ? Je te laisse la réponse.
Quand tu dis "la nature est ce qu'elle est, nous n'avons pas à rejeter un modèle qui marche parce que nous n'arrivons pas à nous en faire une représentation", je partage à moitié. D'abord, la nature est ce qu'elle est, bien sûr, c'est pour cela que si nous devons la représenter ce ne peut être que par un modèle fidèle de ce qu'elle est. Par par une approximation. Ensuite, je pense que le devoir de tout scientifique est de rechercher à comprendre ce qu'il a expliqué par une théorie ou tout ce qu'on veut et d'arriver à s'en faire une représentation physique précise. Tant qu'il n'y est pas arrivé, il doit douter, même si les calculs expérimentaux confortent ses formules. Sûr que c'est très compliqué aujourd'hui avec les modèles que la Physique moderne a dû développer pour trouver une correspondance avec les faits expérimentaux. Mais, inévitablement, viendra un jour où tout ça s'éclaicira; peut-être, si dans certains domaines ,comme la Thermo, on admet des hypothèses différentes de celles utilisées actuellement, ce qui demande de remises en question et de la curiosité scientifique. Ce qui ne me paraît pas évident avec ce que tu m'as laissé entendre dans des réponses antérieures.
Qand j'ai fait mes études, j'ai appris, par coeur, la théorie cinétique de gaz. Je regrette de constater qu'aujourd'hui, malgré toutes les anomalies qu'elle comporte, elle soit encore enseignée de la même façon ou à peu près. Les étudiants l'apprennent sans se poser de questions (enfin, c'était comme ça il y a peu encore)...

[invité576543]

Je pense que la Physique n'a pas, aujourd'hui, expliqué ce qui se passe réellement dans l'émission des radiations du corps noir (comme dans les émissions de radiations à caractère thermique).

Pouvez-vous, en une dizaine de lignes, résumer comment la Physique explique l'émission du corps noir, et, seulement après, exposer pourquoi vous pensez que cette explication n'est pas valable?

Les questions sont très nombreuses.

Et la plupart ont une réponse trouvables dans les textes de référence en physique.

Certaines sont classiques, comme à

En d'autres termes, pour une puissance donnée, on a combien de photons de quelle puissance énergétique ?

Pourquoi la réponse classique à cette question, que je ne doute que vous la sachiez par coeur vu vos centres d'intérêt, n'est-elle pas suffisamment satisfaisante pour que présentiez la question comme ouverte?

C'est ce qui me fait penser que si on connaissait mieux le photon et le processus de ses interactions avec les constituants de la matière

Pensez-vous que la QED n'est pas une connaissance suffisante? Qu'avez-vous pensé de la lecture du livre de Feynman "Lumière et matière"?

Cordialement,

[invite1c3dc18e]

Quand on étudie la Thermo, les radiations électromagnétiques, c'est un passage obligé. Je pense que la Physique n'a pas, aujourd'hui, expliqué ce qui se passe réellement dans l'émission des radiations du corps noir (comme dans les émissions de radiations à caractère thermique). Ce que j'ai voulu dire, mais ça n'est pas facile à expliciter, c'est que, si Planck a donné la formule mathématique qui colle avec les résultats expérimentaux il n'a pas expliqué le phénomène physique. Pourquoi il y a des radiations de tel type à telle température, en telle quantité. Pourquoi la distribution des radiations change avec la température, etc. Pourquoi telle radiation a plus de pouvoir calorifique qu'une autre... Quand on mesure l'effet calorifique d'une radiation, qu'elle est la part de la quantité de photons par rapport à leur puissance énergétique ? En d'autres termes, pour une puissance donnée, on a combien de photons de quelle puissance énergétique ? Les questions sont très nombreuses.
C'est ce qui me fait penser que si on connaissait mieux le photon et le processus de ses interactions avec les constituants de la matière (tu sais bien qu'elles sont très différentes suivant les longueurs d'onde) on arriverait peut-être à comprendre ce qui se passe réellement, dans les effets calorifiques en particulier, qui m'intéressent spécialement. Il y a certainement des réponses à ces questions, et c'est ce que je recherche. Est-ce que la Physique est un peu absente sur ce sujet ? Je te laisse la réponse.

as tu étudié la théorie de Debye pour la capacité calorifique?

[invite5e5dd00d]

Quand on étudie la Thermo, les radiations électromagnétiques, c'est un passage obligé. Je pense que la Physique n'a pas, aujourd'hui, expliqué ce qui se passe réellement dans l'émission des radiations du corps noir (comme dans les émissions de radiations à caractère thermique). Ce que j'ai voulu dire, mais ça n'est pas facile à expliciter, c'est que, si Planck a donné la formule mathématique qui colle avec les résultats expérimentaux il n'a pas expliqué le phénomène physique. Pourquoi il y a des radiations de tel type à telle température, en telle quantité. Pourquoi la distribution des radiations change avec la température, etc.

A l'époque, Planck a fait comme il a pu avec les éléments qu'il avait... Maintenant, le corps noir on le comprends nettement mieux. Si vous rencontrez des problèmes à interpréter physiquement sa célèbre formule, ce n'est pas le problème de la formule, c'est peut-être simplement parce que "Statistique de Bose-Einstein", "Quanta de lumière" ou "Quantification du Champ EM", "Rayonnement thermique", ça vous pose problème.

http://media4.obspm.fr/public/FSU/te...APPRENDRE.html

Pourquoi telle radiation a plus de pouvoir calorifique qu'une autre... Quand on mesure l'effet calorifique d'une radiation, qu'elle est la part de la quantité de photons par rapport à leur puissance énergétique ? En d'autres termes, pour une puissance donnée, on a combien de photons de quelle puissance énergétique ? Les questions sont très nombreuses.

Non non, ni dans une onde EM ni dans une enceinte, le nombre de photons n'est pas conservé, ce qui fait justement que l'étude d'une statistique de photons est légèrement différente de celle d'une statistique de bosons massiques (dont le nombre est approximativement conservé) !

C'est ce qui me fait penser que si on connaissait mieux le photon et le processus de ses interactions avec les constituants de la matière (tu sais bien qu'elles sont très différentes suivant les longueurs d'onde) on arriverait peut-être à comprendre ce qui se passe réellement, dans les effets calorifiques en particulier, qui m'intéressent spécialement. Il y a certainement des réponses à ces questions, et c'est ce que je recherche. Est-ce que la Physique est un peu absente sur ce sujet ? Je te laisse la réponse.

Non la physique n'est pas du tout absente sur le sujet. Je suis actuellement un cours sur l'interaction particules/matière condensée qui explique pas mal de choses sur la relation entre fréquence du rayonnement et résultats sur l'échantillon (vibrations, transition de bandes, etc.), cela en passant par la règle d'Or de Fermi.

Quand tu dis "la nature est ce qu'elle est, nous n'avons pas à rejeter un modèle qui marche parce que nous n'arrivons pas à nous en faire une représentation", je partage à moitié. D'abord, la nature est ce qu'elle est, bien sûr, c'est pour cela que si nous devons la représenter ce ne peut être que par un modèle fidèle de ce qu'elle est. Par par une approximation. Ensuite, je pense que le devoir de tout scientifique est de rechercher à comprendre ce qu'il a expliqué par une théorie ou tout ce qu'on veut et d'arriver à s'en faire une représentation physique précise. Tant qu'il n'y est pas arrivé, il doit douter, même si les calculs expérimentaux confortent ses formules. Sûr que c'est très compliqué aujourd'hui avec les modèles que la Physique moderne a dû développer pour trouver une correspondance avec les faits expérimentaux. Mais, inévitablement, viendra un jour où tout ça s'éclaicira; peut-être, si dans certains domaines ,comme la Thermo, on admet des hypothèses différentes de celles utilisées actuellement, ce qui demande de remises en question et de la curiosité scientifique. Ce qui ne me paraît pas évident avec ce que tu m'as laissé entendre dans des réponses antérieures.

Un modèle ou une théorie sont TOUJOURS des représentations imparfaites de la réalité. Évidemment, il faut toujours chercher à améliorer ces représentations pour qu'elle soient plus fidèles aux expériences, mais il est impossible de savoir exactement ce que la Nature est ou fait.
Comprendre une formule mathématique peut parfois être compliqué, je l'entends bien, mais si elle marche parfaitement, on ne va pas la jeter à la poubelle parce que les premières minutes on ne la comprends pas ! Il a fallu quelques années à Born pour interpréter le norme au carré d'une fonction d'onde comme une densité de probabilité de présence... Dans ce cas, c'est à vous de bosser, ce n'est pas aux physiciens de refaire le modèle.

Qand j'ai fait mes études, j'ai appris, par coeur, la théorie cinétique de gaz. Je regrette de constater qu'aujourd'hui, malgré toutes les anomalies qu'elle comporte, elle soit encore enseignée de la même façon ou à peu près. Les étudiants l'apprennent sans se poser de questions (enfin, c'était comme ça il y a peu encore)...

Je ne vous permets pas de dire que les étudiants l'apprennent sans poser de questions. Le propre de tous les étudiants physiciens est de douter de tout. Personnellement, je me pose pas mal de questions sur tel ou tel point (d'ailleurs, je vais ouvrir un sujet juste après), mais de là à dire "les bases sont fausses" ou "il n'existe pas d'interprétations à cette formule", il y a du chemin ! D'abord, j'essaye de comprendre parfaitement les concepts et les formules et puis si je n'y arrive pas, je pose des questions sur la formule, le modèle, les interprétations pour voir si les choses sont plus claires.
La théorie cinétique des gaz se comprends assez facilement comparé à d'autres choses. Bien sûr que ce n'est pas une théorie parfaite (elle ne gère pas les statistiques quantiques par exemple)...

[invite94be38e6]

as tu étudié la théorie de Debye pour la capacité calorifique?

Bonsoir, oui. Pourquoi ?
A propos, je vous ai demandé des explications, dans une réponse, sur la spectroscopie infrarouge pour visualiser les vibrations d'atomes. Vous m'en aviez parlé. Je reste preneur.

[invite5e5dd00d]

La spectroscopie infrarouge permet d'exciter le réseau ou les molécules dans un échantillon. Les énergies mises en jeu dans ces cas de figure sont très faibles, et des photons avec peu d'énergie, dans l'infrarouge, permet de mettre en évidence ce qui compose l'échantillon. Comment ? On observe des pics de résonance à certaines fréquences, qui correspondent aux modes propres d'excitation des liaisons entre les éléments, liaisons qu'on approxime par ailleurs souvent dans ces applications à des potentiels harmoniques...

[invite94be38e6]

La spectroscopie infrarouge permet d'exciter le réseau ou les molécules dans un échantillon. Les énergies mises en jeu dans ces cas de figure sont très faibles, et des photons avec peu d'énergie, dans l'infrarouge, permet de mettre en évidence ce qui compose l'échantillon. Comment ? On observe des pics de résonance à certaines fréquences, qui correspondent aux modes propres d'excitation des liaisons entre les éléments, liaisons qu'on approxime par ailleurs souvent dans ces applications à des potentiels harmoniques...

Merci. Et comment ça permet de visualiser les vibrations d'atomes ? C'est ce qu'avait avancé la personne qui a mis ce sujet sur le tapis, et pour qui vous avez répondu. La réponse m'intéresse.

[invite5e5dd00d]

Les liaisons entre atomes peuvent être vues comme des ressorts. Quand on excite la liaison, cela signifie en fait qu'on excite les atomes qui sont au bout de la liaison. L'excitation d'une liaison correspond alors à un mouvement relatif plus ou moins complexe entre les atomes. On ne "voit" pas vraiment les vibrations hein.

[invitea774bcd7]

Ouais, c'est de la spectroscopie quoi…

[gatsu]

Bonjour. Les bases de la Thermodynamique ont été élaborées vers 1850 puis développées dans la deuxième partie du XIX ème siècle. Depuis, elles n'ont jamais été remises en cause. Il est vrai que tout semble "coller". Pourtant il y a de bonnes raisons de penser que les hypothèses de base sont erronées: conversion chaleur-travail, théorie cinétique des gaz, définition de la température et de la chaleur... Le photon a été ignoré dans cette Thermodynamique. Qui souhaiterait en discuter avec moi ?

Salut,

En fait pour qu'on voit tous clairement où est votre problème je pense qu'il faudrait que vous précisiez ce que vous entendez par "expliquer" la physique parce que ce n'est finalement pas super clair. Vous sembler mélanger "l'explication", au sens de la thermo de Clausius, de "l'explication" de la thermodynamique elle même qui nécessite une théorie exterieure ; la physique statistique. Ces deux types d'explications ne font pas appel au mêmes concepts et donc il faudrait préciser votre pensée svp.

On peut aussi chercher à expliquer la physique statistique et pour ma part je m'interesse beaucoup à ce genre de choses même si je ne travaille pas sur ce type de sujet pour l'instant mais c'est clair que la théorie cinétique des gaz est tout de même un bon début pour ce genre de questionnement (et le fait qu'elle date du XIX e siecle ne la rend pas forcément plus abordable ni moins interessante).

[pepejy]

Ouais, c'est de la spectroscopie quoi…

et avec ça on peut connaitre la température du photon thermique

[invite94be38e6]

A l'époque, Planck a fait comme il a pu avec les éléments qu'il avait... Maintenant, le corps noir on le comprends nettement mieux. Si vous rencontrez des problèmes à interpréter physiquement sa célèbre formule, ce n'est pas le problème de la formule, c'est peut-être simplement parce que "Statistique de Bose-Einstein", "Quanta de lumière" ou "Quantification du Champ EM", "Rayonnement thermique", ça vous pose problème.

http://media4.obspm.fr/public/FSU/te...APPRENDRE.html


Non non, ni dans une onde EM ni dans une enceinte, le nombre de photons n'est pas conservé, ce qui fait justement que l'étude d'une statistique de photons est légèrement différente de celle d'une statistique de bosons massiques (dont le nombre est approximativement conservé) !


Non la physique n'est pas du tout absente sur le sujet. Je suis actuellement un cours sur l'interaction particules/matière condensée qui explique pas mal de choses sur la relation entre fréquence du rayonnement et résultats sur l'échantillon (vibrations, transition de bandes, etc.), cela en passant par la règle d'Or de Fermi.


Un modèle ou une théorie sont TOUJOURS des représentations imparfaites de la réalité. Évidemment, il faut toujours chercher à améliorer ces représentations pour qu'elle soient plus fidèles aux expériences, mais il est impossible de savoir exactement ce que la Nature est ou fait.
Comprendre une formule mathématique peut parfois être compliqué, je l'entends bien, mais si elle marche parfaitement, on ne va pas la jeter à la poubelle parce que les premières minutes on ne la comprends pas ! Il a fallu quelques années à Born pour interpréter le norme au carré d'une fonction d'onde comme une densité de probabilité de présence... Dans ce cas, c'est à vous de bosser, ce n'est pas aux physiciens de refaire le modèle.


Je ne vous permets pas de dire que les étudiants l'apprennent sans poser de questions. Le propre de tous les étudiants physiciens est de douter de tout. Personnellement, je me pose pas mal de questions sur tel ou tel point (d'ailleurs, je vais ouvrir un sujet juste après), mais de là à dire "les bases sont fausses" ou "il n'existe pas d'interprétations à cette formule", il y a du chemin ! D'abord, j'essaye de comprendre parfaitement les concepts et les formules et puis si je n'y arrive pas, je pose des questions sur la formule, le modèle, les interprétations pour voir si les choses sont plus claires.
La théorie cinétique des gaz se comprends assez facilement comparé à d'autres choses. Bien sûr que ce n'est pas une théorie parfaite (elle ne gère pas les statistiques quantiques par exemple)...

Bonsoir,
Le corps noir: je n'ai pas de problème pour interpréter la formule de Planck. Vous vous trompez. Ce que je dis c'est que sa formule n'explique pas le phénomène d'émission. Elle n'en donne que les résultats. SVP, pouvez-vous répondre aux questions que je pose précisément ? La Physique y répond-elle ?
Conservation du nombre de photons: quand un corps noir émet des photons à une température donnée, on sait les recevoir sur un support adapté, en mesurer l'effet calorifique et en déduire des énergies. Que le nombre de photons émis à cette température soit variable dans le temps, peut-être. Mais sûrement autour d'une valeur moyenne constante. L'émission est continue et non variable pour les expériences, sinon il y a bien longtemps qu'on s'en serait aperçu. SVP, pouvez-vous répondre à mes questions ? La Physique y répond-elle ?
Théorie cinétique. C'est vrai que j'étais en prépa et que l'objectif, avant tout, était d'apprendre le programme sur lequel on était questionné, pour intégrer. Mais je doute que tous les étudiants physiciens et les physiciens doutent de tout... Prenons votre cas. Vous n'avez pas hésité à me dire que ne pensiez pas que je pourrais trouver des chercheurs, en France ou ailleurs, qui accepteraient d'étudier mes travaux. Où est la curiosité scientifique ? Vous vous posez les question que vous voulez bien vous poser. C'est ce qui ressort des forums. Celles des autres, votre objectif semble, avant tout de les défoncer. Et vous n'hésitez pas à annoncer que vos interlocuteurs n'ont pas le niveau... moi en l'occurrence.
Un peu de modestie, SVP et surtout des réponses à mes questions.

[invite5e5dd00d]

Bonsoir,
Conservation du nombre de photons: quand un corps noir émet des photons à une température donnée, on sait les recevoir sur un support adapté, en mesurer l'effet calorifique et en déduire des énergies. Que le nombre de photons émis à cette température soit variable dans le temps, peut-être. Mais sûrement autour d'une valeur moyenne constante. L'émission est continue et non variable pour les expériences, sinon il y a bien longtemps qu'on s'en serait aperçu. SVP, pouvez-vous répondre à mes questions ? La Physique y répond-elle ?

Bon cette discussion commence à me courir sérieusement sur les nerfs. Vous voulez savoir ce que la physique dit du corps noir? Renseignez-vous dans les livres, je n'ai pas besoin d'aller le faire pour vous !
Si cela vous intéresse de savoir ce que j'en pense, ben vous avez eu des réponses ! Je n'ai AUCUN soucis avec le rayonnement du corps noir expliqué par Planck, des oscillateurs harmoniques ou quoique ce soit. Demain, si j'ai le temps, j'essayerai de ressortir mes cours de physique statistique là dessus et tenterez de vous éclairer précisément (ce que, mea culpa, je n'ai pas fait jusqu'ici), si toutefois mon avis vous intéresse toujours.
D'ailleurs, quand je parle du nombre de photons non constants, je ne parle pas d'une fluctuation du nombre de collisions, je dis juste que c'est pas comme un paquet de billes dans un bol dont le nombre ne fluctue pas. Dans le champ EM, le nombre de photons n'est pas du tout constant, c'est en réalisant la quantification qu'on s'en rend compte.

Théorie cinétique. C'est vrai que j'étais en prépa et que l'objectif, avant tout, était d'apprendre le programme sur lequel on était questionné, pour intégrer. Mais je doute que tous les étudiants physiciens et les physiciens doutent de tout... Prenons votre cas. Vous n'avez pas hésité à me dire que ne pensiez pas que je pourrais trouver des chercheurs, en France ou ailleurs, qui accepteraient d'étudier mes travaux. Où est la curiosité scientifique ? Vous vous posez les question que vous voulez bien vous poser. C'est ce qui ressort des forums. Celles des autres, votre objectif semble, avant tout de les défoncer. Et vous n'hésitez pas à annoncer que vos interlocuteurs n'ont pas le niveau... moi en l'occurrence.
Un peu de modestie, SVP et surtout des réponses à mes questions.

Je me pose les questions que je juge utile de me poser ! Merci de m'en laisser le droit !
Je n'ai AUCUNE obligation de vous apporter des réponses. Je suis ici à titre bénévole. Si je vous ai dit que je pensais qu'aucun chercheur ne vous prendrait au sérieux, c'est parce que je pense que ce sera effectivement le cas, point. On n'est pas obligé de prendre tout le monde au sérieux, si ?
Concernant mon impression de vouloir défoncer tout le monde, c'est juste qu'il y a ici des personnes (dont vous faites presque partie) qui affirme systématiquement des choses complètement fausses, ou qui tout simplement parlent de choses qu'ils ne connaissent pas du tout, et je me donne le droit de réagit de temps en temps en les remettant à leur place, quand ils persistent à dire n'importe quoi.