Physique quantique

[invite6cebdec3]

Plop

Présentation vite fait : Benjamin, 13 ans, rentre en 3e dans une dizaine de jours (), je suis scientifique et je me pose pas mal de questions. ^^

Déjà, qu'est-ce exactement la physique quantique (en français, j'ai regardé wikipédia, à part que ça concerne les trucs d'atomes et sub-atomes, j'ai rien pigé. ^^') ?
Ensuite, qu'est-ce qui nous empêche de fabriquer des supercalculateurs quantique aujourd'hui ?

Que se passerait-il si l'on reproduisait les mêmes molécules d'un être humain à un autre endroit ? Ce "clone" agirait-il pareil ?


Autre registre : si l'on dépasse c, on remonte dans le temps ; en allant à c, on fige le temps ; en étant sous c, en laisse défiler le temps, mais au + on va vite sous c, au + le temps défile lentement ? Si nous partons de Terre au Soleil à 200 000 km/s, le verra-t-on comme si on allait à 10km/s ?

Enfin, autre question sur les trous noir : que ce passe-t-il si on va "en dessous" d'un trou noir ?


Enfin voilà, pas mal d'interrogations, si quelqu'un(s) pouvait éclairer ma lanterne, merci d'avance. ^_^
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[Castitatis]

salut

c'est marrant j'me posais les mêmes questions ou presque à ton age , j'vais essayer de répondre à quelques unes.

(en français, j'ai regardé wikipédia, à part que ça concerne les trucs d'atomes et sub-atomes, j'ai rien pigé. ^^')

c'est très dur à comprendre pour toi sachant qu'en 4ème ou 3ème, on vous apprend un modèle de l'atome qui est "faux"

Que se passerait-il si l'on reproduisait les mêmes molécules d'un être humain à un autre endroit ? Ce "clone" agirait-il pareil ?

c'est du domaine de la science fiction, donc on peut pas y répondre scientifiquement

Autre registre : si l'on dépasse c

on ne peut pas dépasser c, de plus nous on ne pourra pas aller à c car nous avons une masse, il nous faudrait une énergie infinie, tout ce qu'on peut faire, en accélérateur de particule par exemple, c'est s'en rapprocher à plus de 99% mais pas 100%

Enfin, autre question sur les trous noir : que ce passe-t-il si on va "en dessous" d'un trou noir ?

je crois que t'as l'image d'un trou noir comme d'un puis, c'est la représentation en 2D qu'on en fait, mais en vrai c'est plus une sphère, comme une étoile mais noire, donc on ne peut pas vraiment aller "en dessous"

[invitea258b7b5]

Bon je tente d'expliquer ce qu'est la physique quantique.

Par opposition à la physique macroscopique (de Newton notamment) la physique quantique se charge de décrire le comportement des objets à l'échelle microscopique.
Effectivement, cette physique pour ainsi dire est née notammant avec la question du modèle de l'atome avec Bohr et Ruterford entre autres.
Au final il a été établi que les états d'énergie occupés par l'atome sont discrets. Autrement dit l'atome possède des quantas d'énergie d'où le terme quantique.

[invitea258b7b5]

Cette physique est très différente de la physique que nous expérimentons à l'échelle macroscopique. Par exemple la relation d'incertitude de Heisenberg, "montre" qu'il est impossible de connaître exactement et la position et la vitesse (en gros) de la particule.
Ceci impose des raisonnements probabilistes qui contrastent avec l'aspect plutôt déterministe de la physique classique.

NB:
Les niveaux d'énergie occupés par l'électron de l'atome sont quantifiés c'est quand même plus rigoureux.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Micki2a]

Pour le trou noir:

Comme on te l'a dit, il ne faut surtout pas l'imaginer comme un puis, ou un vrai trou...

En fait, (corrigez moi si c'est faux), il faut s'imaginer un trou noir comme une étoile ou une planète mais sa spécificité c'est qu'un trou noir est très très petit mais possède un champ de pesanteur assez costaud à cause de sa grande masse (mais vraiment grande)!

Donc en fait un trou noir c'est comme une étoile très petite mais qui attire beaucoup + qu'une étoile normale car un trou noir c'est + lourd !

[Castitatis]

c'est qu'un trou noir est très très petit

ah non pas forcement, il existerait au centre des galaxie des trous noirs super massifs qui pourraient faire plusieurs millions à plusieurs milliards de masse solaire, leurs rayons seraient donc de quelques millions à quelques milliards de km

[Sneutrino]

Ensuite, qu'est-ce qui nous empêche de fabriquer des supercalculateurs quantique aujourd'hui ?

Bonjour, pour l'instant les supercalculateurs quantique sont en développement, et je ne crois pas que quelque chose nous empêche de fabriquer les ordinateur quantiques. Ils ne sont simplement pas encore au point.

[invite6cebdec3]

Mouais d'accord pour les trous noirs, effectivement j'étais sur le "puit". ^^

Ok pour les SC aussi, merci. =)

on ne peut pas dépasser c, de plus nous on ne pourra pas aller à c car nous avons une masse, il nous faudrait une énergie infinie, tout ce qu'on peut faire, en accélérateur de particule par exemple, c'est s'en rapprocher à plus de 99% mais pas 100%

Muais d'accord, mais si on revient à la question, si on va à 200 000 km/s, le temps défile-t-il + lentement qu'à 10 km/s ?

Et j'ai pigé les contours pour la quantique, merci.

[Sneutrino]

oui, plus on va vite plus le temps va lentement.

[Pio2001]

Gluk !

Déjà, qu'est-ce exactement la physique quantique (en français, j'ai regardé wikipédia, à part que ça concerne les trucs d'atomes et sub-atomes, j'ai rien pigé. ^^') ?

C'est la théorie mécanique et électromagnétique pour les très petites choses. Les particules élémentaires, notamment. Les lois y sont différentes de la mécanique ou de l'électromagnétisme ordinaires. A une certaine échelle, entre la molécule, qui est quantique, et la bactérie, qui est classique, on passe des lois de la physique quantique aux lois de la physique classique.

La transition de l'un à l'autre est assez bien comprise, à part pour certains phénomènes dont on ignore la cause.
En fait, quand on applique les lois quantiques, fondamentales, à un très grand nombre de particules, on trouve les même résultats que dans la physique classique, plus des résultats nouveaux, tels que le laser, ou le fonctionnement des puces électroniques, comme dans les ordinateurs.
Mais il y a un point obscur : on a été obligé de supposer que les systèmes de grande taille n'obéissaient pas aux lois quantique, comme ça, juste pour que ça colle.
Depuis, seule une partie de la transition quantique / classique a été expliquée. C'est la "décohérence".
Si on pouvait expliquer tout le reste de la transition entre les lois quantiques et les lois classiques quand les objets considérés sont de plus grande taille qu'une molécule, alors la théorie quantique serait tout simplement la théorie générale de la mécanique (lois de la pesanteur exclues, elles sont à part, dans la relativité générale). Et toutes les autres lois, comme la loi d'Ohm, les réactions chimiques etc ne seraient que des conséquences de la théorie quantique.

Ensuite, qu'est-ce qui nous empêche de fabriquer des supercalculateurs quantique aujourd'hui ?

Il faut manipuler les atomes un par un, et vérifier que les zones mémoires sont étanches à la particule élémentaire près, pour éviter que la décohérence ne rende classique les bits quantiques qui sont stockés en mémoire.
Dès que les électrons qui sont dans les zones mémoire sont perturbés par leur environnement, ils perdent leur propriétés quantiques, qui leur permet de conserver plusieurs valeurs à la fois, comme la métaphore du chat de Schrödinger, qui serait à la fois vivant et mort, et qui se décide enfin quand quelqu'un ouvre la boîte.
Ce n'est qu'une métaphore, mais dans un ordinateur quantique, un électron enfermé à une adresse mémoire donnée de l'ordinateur serait vraiment comme le chat. Mais la moindre vibration, le moindre rayonnement calorique, réalise l'équivalent de "l'ouverture de la boîte" pour le chat, et l'électron quitte sa superposition d'état avant que l'ordinateur n'ait pu l'utiliser.

Aujourd'hui, on ne sait pas faire assez petit, assez précis, et assez robuste pour que ça marche.

Que se passerait-il si l'on reproduisait les mêmes molécules d'un être humain à un autre endroit ? Ce "clone" agirait-il pareil ?

Ce n'est pas certain, mais la plupart des scientifiques pensent que oui.
La question qui se pose, c'est est-ce que l'esprit est contenu dans la configuration des molécules qui compose notre cerveau, y compris nos sentiments, notre mémoire, notre conscience.
Si oui, alors le clone serait parfait.

Autre registre : si l'on dépasse c, on remonte dans le temps ; en allant à c, on fige le temps ; en étant sous c, en laisse défiler le temps, mais au + on va vite sous c, au + le temps défile lentement ? Si nous partons de Terre au Soleil à 200 000 km/s, le verra-t-on comme si on allait à 10km/s ?

D'abord, il y aura un terrible effet Doppler. On verra tout en accéléré. Une fois qu'on aura corrigé cet effet, on aura l'impression que le Soleil évolue au ralenti.
Mais c'est réciproque. Un habitant du Soleil nous verrait lui aussi au ralenti.
Si on est immobile au départ, qu'on accélère pour aller vers le Soleil à 200 000 km/s, puis qu'on s'arrête, alors en fonction de tous les calculs de correspondance, nous serions restés jeunes tandis que le Soleil sera devenu vieux.
Tant que les deux voyageurs sont en mouvement l'un par rapport à l'autre, ils voient tous les deux l'autre au ralenti (après avoir calculé et retiré l'effet Doppler des images reçues).
C'est le voyageur qui est immobile, démarre, puis s'arrête qui est le plus jeune au final.

Enfin, autre question sur les trous noir : que ce passe-t-il si on va "en dessous" d'un trou noir ?

Si on plonge à l'intérieur d'un trou noir, on commence à voir le ciel se déformer. Tout ce qu'on voit est distordu autour du trou noir. Les étoiles deviennent sombres et rouges d'un côté, brillantes et bleues de l'autre (je ne me rappelle plus si c'est le côté avant ou arrière).
On ne remarque rien de particulier lorsqu'on pénètre à l'intérieur du trou noir. Les images continuent à être de plus en plus distordues.
Il y a des simulations qui ont été faites par ordinateur de ce qu'on verrait.

Note que cela ne fonctionne que pour des trous noirs gigantesques. Pour un trou noir ordinaire issue d'une supernova, on serait déchiquetés en miettes avant d'y parvenir, tellement les forces de marées sont énormes. C'est comme si chacune des cellules de notre corps avait un poids d'une centaine de tonnes suspendu à elle qui l'arracherait aux autres. (je suis pas sûr pour la centaine de tonnes, mais c'est dans le genre).

A+

[invite6cebdec3]

Okaaaayyyy, là j'ai tout pigé, merki pour les réponses détaillées. ^_^

[Castitatis]

(je suis pas sûr pour la centaine de tonnes, mais c'est dans le genre).

c'est même plus à certains moment puisque ces forces cassent les liaisons moléculaires et même les liaisons entre quarks je crois bien

[arbolis87]

Citation:
Envoyé par Benjiiiii Voir le message
Que se passerait-il si l'on reproduisait les mêmes molécules d'un être humain à un autre endroit ? Ce "clone" agirait-il pareil ?
Ce n'est pas certain, mais la plupart des scientifiques pensent que oui.
La question qui se pose, c'est est-ce que l'esprit est contenu dans la configuration des molécules qui compose notre cerveau, y compris nos sentiments, notre mémoire, notre conscience.
Si oui, alors le clone serait parfait.

Ah bon? Avez-vous une référence qui montre que la plupart des scientifiques pensent que oui?
Il me semblait qu'il y avait beaucoup de processus aléatoire dans le cerveau par exemple. Alors meme en ayant un double "exact" a un temps donné, il ne le serait plus une fraction de seconde apres. Donc il n'agirait pas pareil... enfin c'est ce que je crois. Que pensez-vous?

[Pio2001]

Ah bon? Avez-vous une référence qui montre que la plupart des scientifiques pensent que oui?

Non, je l'ai lu sur ce forum, je crois bien !

Il me semblait qu'il y avait beaucoup de processus aléatoire dans le cerveau par exemple. Alors meme en ayant un double "exact" a un temps donné, il ne le serait plus une fraction de seconde apres. Donc il n'agirait pas pareil... enfin c'est ce que je crois. Que pensez-vous?

Oui, bien sûr. Ce serait son frère jumeau jusqu'aux empreintes digitales. Mais évidemment, n'étant pas situé au même endroit, la première chose qu'il ferait serait de tourner la tête d'un autre côté que son original.

La question à laquelle je répondais, c'est est-ce qu'il serait vivant et est-ce qu'il aurait tous les souvenirs et toutes les capacités mentales de son original, ou est-ce que le tas de molécules ainsi empilées se contenterait se s'effondrer lamentablement en une masse inerte, ou ne serait qu'un légume sans conscience avec juste un coeur qui bat et un système digestif qui fonctionne.

En fait, on ne sait pas avec certitude. Mais disons qu'a priori, il est fort possible qu'un tel clone ait les même souvenirs et le même esprit que son original.
La preuve : une lésion mal placée dans le cerveau fait perdre la mémoire. Une autre certains sentiments (l'homme qui n'a plus peur de la douleur). Une autre la capacité à reconnaître les visages. Une autre la conscience...

[arbolis87]

Ok merci Pio pour la précision. Je suis d'accord avec toi.