Bonjour.
Je viens d'entendre parler dans un de mes vieux sciences et vie de l'existence d'une théorie nommée électrodynamique stochastique, qui permettrait de retrouver une partie des résultats de la mécanique quantique uniquement à partir des lois de l'électromagnétisme.
Je voudrais savoir ce qu'il en est de nos jours : est-ce que cette théorie tient toujours debout ou est-elle réfutée ?
Retrouve-elle des résultats supplémentaires ?
Merci d'avance.
Bonjour,Envoyé par mewtow
en cherchant sous google et arxiv il semblerait que les avancées majeurs ont eu lieu dans les années 90 et qu'aucun article sur le sujet n'ai été écrit depuis 2007.
p.s : c'est très facile de trouver des infos sur le sujet.
Bonjour, je déterre cette très vieille discussion car j'ai découvert il y a quelques temps cette théorie, et elle est effectivement très intéressante. Non pas en tant qu'alternative à l'électrodynamique quantique. Soyons clair, c'est une théorie classique qui incorpore un élément quantique (les fluctuations quantiques du vide). Elle ne peut donc pas reproduire tout ce qui dérive de la superposition des états ou tout ce qui dérive des intrications. Il ne faut donc pas la prendre comme une concurrente à l'électrodynamique quantique mais comme une approximation semi-classique (ou plutôt 3/4 classique). Je suis entrain d'élaborer des outils et des articles pédagogiques sur la théorie quantique des champs, et j'utilise massivement ce genre d'approches car effectivement, elles permettent d'éclairer conceptuellement des phénomènes que l'on présente souvent comme intrinsèquement quantiques. Typiquement, en décrivant non pas seulement le champ électromagnétique, mais aussi la matière chargée comme un champ classique stochastique (complexe pour les charges) on peut reproduire vraiment beaucoup de choses, par exemple :
- phénomènes de création et annihilation.
- émission spontanée et stimulée.
- effet Unruh et rayonnement Hawking.
- polarisation du vide (renormalisation de la charge).
- effet photo-électrique (sans quantification du champ EM !)
Bien sûr, ces phénomènes ne sont pas reproduits totalement à l'identique qu'en théorie quantique des champs, car les champs ici ne sont pas quantifiés, donc il y a des différences. Par contre, d'un point de vue purement pédagogique, ils éclairent conceptuellement la théorie quantique des champs car ils reproduisent structurellement les transferts d'énergie entre les modes des champs quantiques.
Typiquement, quelque chose qui revient beaucoup dans tous ces phénomènes est le concept de résonance paramétrique. Par exemple, dans le cas de l'effet photo-électrique, un mode électromagnétique va venir perturber un mode du champ de l'électron qui est emprisonné dans un potentiel, ce qui va permettre d'exciter un mode libre. Cela va provoquer un transfert entre le mode lié et le mode libre de l'électron. Sur le plan structurel, cela reproduit un élément de matrice de transition en Théorie quantique des champs entre un état de Fock électronique lié et un état de Fock électronique libre. En bref, pour des personnes qui ont un petit bagage en théorie classique des champs, qui connaissent un peu l'électromagnétisme de Maxwell, plutôt que d'expliquer la TQC en termes de "particules virtuelles qui empruntent un peu d'énergie au vide pendant un petit moment via la compagnie de crédits de Monsieur Heisenberg puis qui remboursent cet emprunt sans intérêt car les particules virtuelles et le vide sont des gens honnêtes" , je trouve que cet approche permet d'appréhender vraiment plus profondément ce qui est en jeu en théorie quantique des champs.
Ci-dessous deux séries d'images d'une simulation Julia à partir d'un modèle full-champ très simple : deux champs de Klein-Gordon couplés (une série d'images pour chaque champ), un complexe et l'autre réel. Le couplage (type Yukawa) permet 1) la création de solitons dans le champ complexe et 2) un potentiel attractif type Yukawa entre les deux solitons. Ici, les deux solitons ont des charges opposées. En s'approchant, ils vont créer une résonance dans le champ réel et paf : transfert d'énergie massif entre les deux champs, avec les charges qui s'annihilent et un rayonnement dans le champs réel qui se propage ! Planche_Charge_2D.pngPlanche_Phi_2D_Contraste.png
S'agit-il de la théorie d'Edward Nelson? Il avait proposé une interprétation stochastique de la physique quantique. Elle n'est plus considérée comme valable, et Nelson lui-même a exprimé de sérieux doutes à son sujet.
Il ne faudrait pas réduire la théorie quantique des champs à ces métaphores simplistes sur les "particule virtuelles". Il s'agit là d'images servant à vulgariser ce que les diagrammes de Feynman utilisés en théorie des perturbations suggèrent. La théorie quantique des champs, c'est bien plus que cela. Il est pratiquement impossible de résumer en une phrase ce que cette théorie représente. Fondamentalement, elle consiste à rendre compatibles les postulats de la théorie quantique en général, avec sa dynamique, et ceux concernant la microcausalité et la localité impliqués par la relativité restreinte, en tenant compte des symétries des théories et du rôle des échelles (indépendance ou non par rapport aux lois à faible distance et renormalisabilité).
Il faut aussi noter que ces tentatives classiques avec champs stochastiques, comme celle de Nelson, pour rendre compte des phénomènes liés à l'intrication, doivent fonctionner dans l'espace de configuration à plusieurs particules et non pas dans l'espace ordinaire à 3 dimensions, comme pour l'équation de Schrödinger. Sans cela, elles se limitent à des processus stochastiques indépendants qui échouent à représenter l'intrication. Alors que la théorie quantique des champs en espace de Fock le fait de manière parfaitement naturelle.
Je ne connaissais pas Nelson, mais je ne crois pas que cela corresponde à son approche. L'approche indiqué est vraiment une approche classique. La seule chose qui est "semi-quantique" est le fait que les modes ont un état d'énergie minimum qui est un peu excité, pour simuler classiquement à la main les fluctuations du vide quantique des champs. Le reste, c'est de la théorie classique des champs pures.
Et je suis entièrement d'accord avec toi concernant la théorique quantique des champs : je l'ai dit explicitement dans mon message, la théorie quantique des champs reste indispensable. Et sur mon propos sur les particules virtuelles, je ne critiquais pas la théorie quantique des champs en tant que telle mais effectivement les métaphores simplistes sur les particules virtuelles qu'on retrouve souvent. En réalité, je ne critique même pas l'existence de ces métaphores qui ont peut-être leur place dans le champ large de la vulgarisation. En fait, la théorie quantique des champs est dans un cas assez particulier par rapport à d'autres théories physiques. Si on prend la relativité par exemple, les bons livres de vulgarisation en font une présentation vraiment honnête sur le plan conceptuel. En théorie quantique des champs, il est beaucoup plus difficile de trouver des présentations qui soient vraiment fidèles conceptuellement à la théorie sans noyer le lecteur par de la technicité. C'est un peu pour caricaturer : soit on en a une présentation assez naive, soit on doit apprendre à calculer des sections efficaces au troisième ordre de la théorie des perturbations. Pour tout un tas de personnes (dont je fais partie) qui s'intéressent surtout à une compréhension profonde des concepts sans se destiner vers une carrière de spécialiste, il y a très peu d'approches qui font un petit peu la transition entre ces deux niveaux. Les choses sont un peu entrain de changer. Il y a Carroll, notamment avec son petit livre "quanta and fields" qui fait du bon travail. Il y a d'autres livres comme "No nonsense quantum field theory" qui essaient aussi de combler le gap. Mais pour l'instant, je trouve que exploiter au maximum les ressources conceptuelles de la théorie classique des champs pour éclairer certains concepts de théorie quantique des champs est une approche qui me semble prometteuse. J'ai personnellement compris plein de choses que je n'arrivais pas à comprendre, ou juste de manière un peu confuse, depuis que je me penche sur cette approche. Mais encore une fois, entièrement d'accord avec toi que cela ne suffit pas. La théorie quantique des champs reste une théorie quantique avec ses propres spécificités, et tu as raison d'insister là-dessus. Je ne veux vraiment pas sous-entendre le contraire.
