Le principe d'incertitude d'Heinsenberg n'a rien à voir la physique quantique!

[evrardo]

Heinsenberg a prouvé en 1937 le principe d'incertitude: on ne peut pas connaître à la fois la position et la vitesse d'une particule subatomique. C'est ou l'un, ou l'autre.
Mais ce principe s'applique aussi à n'importe quel objet de la vie courante !

Par exemple une voiture lancée à 100 km/h.
Si on prend une photo au 1/1000ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la position de la voiture, par rapport à un référentiel donné. Mais ce sera impossible de déterminer la vitesse de la voiture.
Si maintenant on prend une photo au 1/10ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la vitesse de la voiture, mais pas sa position.

Est-ce que mon raisonnement est faux?
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[invite7ce6aa19]

Heinsenberg a prouvé en 1937 le principe d'incertitude: on ne peut pas connaître à la fois la position et la vitesse d'une particule subatomique. C'est ou l'un, ou l'autre.
Mais ce principe s'applique aussi à n'importe quel objet de la vie courante !

Par exemple une voiture lancée à 100 km/h.
Si on prend une photo au 1/1000ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la position de la voiture, par rapport à un référentiel donné. Mais ce sera impossible de déterminer la vitesse de la voiture.
Si maintenant on prend une photo au 1/10ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la vitesse de la voiture, mais pas sa position.

Est-ce que mon raisonnement est faux?

Bonsoir,

Il n'est pas faux.

C'est pourquoi les grandeurs de la physique classique x et v

deviennent des opérateurs X et V qui ne commutent pas et qui fait qu'un système quantique

ne peut avoir a la fois une vitesse et une position définie (d'où découle les inégalités d'Heisenberg).

Ce n'est qu'a l'échelle quantique que la "contradiction" se manifeste expérimentalement.

[invite8ef897e4]

Bonjour,

Est-ce que mon raisonnement est faux?

oui, votre raisonnement est faux, parce que vous citez un exemple particulier qui est en accord avec la regle generale, cela n'invalide donc pas la regle generale. On peut tres bien imaginer en mecanique classique prendre deux photos arbitrairement vite.

[invite7ce6aa19]

Bonjour,

oui, votre raisonnement est faux, parce que vous citez un exemple particulier qui est en accord avec la regle generale, cela n'invalide donc pas la regle generale. On peut tres bien imaginer en mecanique classique prendre deux photos arbitrairement vite.

Pourtant si.

Si tu attribues une position infiniment précise x° (en prenant une photo) alors tu ne sais pas a quelle vitesse la particule se déplace parce que qu'il existe une infinité de vitesse compatibles.

Pour dire ceci précisément il faut faire appel à l'analyse non standard (que je ne connais pas).

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Bonsoir,

Sauf que dans le cas classique le choix du protocole est fait ad hoc, mais si on veut on peut très bien connaitre les deux grandeurs, a l'échelle quantique on n'a pas le choix.

ça rejoins la notion de trajectoire : tout a fait possible en classique et qui n'existe plus au niveau quantique

[phys4]

Par exemple une voiture lancée à 100 km/h.
Si on prend une photo au 1/1000ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la position de la voiture, par rapport à un référentiel donné. Mais ce sera impossible de déterminer la vitesse de la voiture.
Si maintenant on prend une photo au 1/10ème de seconde, on pourra déterminer sur le cliché la vitesse de la voiture, mais pas sa position.

Est-ce que mon raisonnement est faux?

Bonjour "evrardo", le titre est bien inutilement provocateur.
Les principes de la mécanique quantique s'appliquent à tout objet. Seulement leurs conséquences sur des objets de grande taille sont souvent sans importance.

Au lieu de faire de la théorie, je donne un simple exemple : prenons tout un jeu de photos de la voiture à raison de 10¹⁶ par seconde, il sera possible de déterminer avec une très précision la position et la vitesse de la voiture. D'après Heinsenberg, ces précisions seront juste limitées.

Appliquons cela à une voiture de 1000 kg et supposons que que nous arrivons à déterminer la position à la taille d'un proton près 10^-15 m
Alors le principe nous dit que l'impulsion ne pourra être plus précise que 10^-19 et que la vitesse ne pourra être mesurée en m/s avec pas plus 22 décimales.

Avons d'approcher ces précisions, il y aura bien d'autre limites instrumentales.

[evrardo]

Bonjour,

oui, votre raisonnement est faux, parce que vous citez un exemple particulier qui est en accord avec la regle generale, cela n'invalide donc pas la regle generale. On peut tres bien imaginer en mecanique classique prendre deux photos arbitrairement vite.

salut humanino, je cherche pas invalider la règle générale. Je ne comprends pas pourquoi cette règle est une des bases de la physique quantique, alors qu'elle fonctionne aussi avec des objets matériels. (je ne connais pas l'opposé de subatomique!)

Bonsoir,

Sauf que dans le cas classique le choix du protocole est fait ad hoc, mais si on veut on peut très bien connaitre les deux grandeurs, a l'échelle quantique on n'a pas le choix.

ça rejoins la notion de trajectoire : tout a fait possible en classique et qui n'existe plus au niveau quantique

Salut Doul, mais on ne peut pas déterminer une trajectoire, donc une vitesse à partir d'une photo.

[doul11]

Salut Doul, mais on ne peut pas déterminer une trajectoire, donc une vitesse à partir d'une photo.

phy4 a donné une bonne explication, vos messages ce sont croisés

Mais c'est une solution avec plusieurs photos, on peut faire avec une seule si le temps d'exposition est "long" on verra très bien la trajectoire de la voiture, on ne peut pas faire de même au niveau quantique pour voir la trajectoire d'un électron autour du noyau par exemple, une mesure suffisamment précise de la position fait que l’incertitude sur son impulsion est telle que l'électron est éjecté de l'atome, c'est ça que dit le principe d'incertitude. Tu comprends ?

[evrardo]

Au lieu de faire de la théorie, je donne un simple exemple : prenons tout un jeu de photos de la voiture à raison de 10¹⁶ par seconde, il sera possible de déterminer avec une très précision la position et la vitesse de la voiture. D'après Heinsenberg, ces précisions seront juste limitées.

Appliquons cela à une voiture de 1000 kg et supposons que que nous arrivons à déterminer la position à la taille d'un proton près 10^-15 m
Alors le principe nous dit que l'impulsion ne pourra être plus précise que 10^-19 et que la vitesse ne pourra être mesurée en m/s avec pas plus 22 décimales.

Avons d'approcher ces précisions, il y aura bien d'autre limites instrumentales.

Excuse mon incompréhension, mais comment pourrait on faire 10¹⁶ photos par seconde? Je comprends bien le parallèle que tu établis, mais fais le aussi avec les valeurs utilisées.
Est ce que tu pourrais me le réexpliquer en utilisant des vitesses plus ...réalistes.
Est ce que tu veux dire, que si on prends 10 000 photos par seconde pendant par quelques secondes, on pourra déterminer la vitesse et la position de la voiture? Ce serait vrai que si la voiture avait une vitesse uniforme.

Mais c'est une solution avec plusieurs photos, on peut faire avec une seule si le temps d'exposition est "long" on verra très bien la trajectoire de la voiture, on ne peut pas faire de même au niveau quantique pour voir la trajectoire d'un électron autour du noyau par exemple, une mesure suffisamment précise de la position fait que l’incertitude sur son impulsion est telle que l'électron est éjecté de l'atome, c'est ça que dit le principe d'incertitude. Tu comprends ?

Mais là tu parles de l'incertitude provenant des limites des appareils de mesures. Si on arrivait à obtenir des mesures beaucoup plus précises, ce principe d'incertitude ne fonctionnerait plus.

[doul11]

Mais là tu parles de l'incertitude provenant des limites des appareils de mesures.

justement non, il s'agit d'une limitation intrinsèque a la mécanique quantique, si tu a des bon appareils de mesure tu peut théoriquement avoir une précision infinie sur une grandeur, mais pas sur deux grandeurs mesurés en même temps, c'est aussi ça que dit le principe d'incertitude

http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_d%27incertitude

[velosiraptor]

Hum, je suis en effet très déçu par le titre .....
Je croyais que la question allait porter sur la nature de la relation elle-même, qui était connue dans la théorie du signal avant Heisenberg.
L'apport d'Heisenberg portait sur l'attribution de variables conjuguées comme x et p, E et t en mécanique quantique ........

[evrardo]

justement non, il s'agit d'une limitation intrinsèque a la mécanique quantique, si tu a des bon appareils de mesure tu peut théoriquement avoir une précision infinie sur une grandeur, mais pas sur deux grandeurs mesurés en même temps, c'est aussi ça que dit le principe d'incertitude

http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_d%27incertitude

merci pour le lien, mais j'avais déjà lu Wiki.
Ce qui me dérange trop souvent dans les approches scientifique, c'est le "théoriquement". Bien sûr que théoriquement tout est possible, mais il faut rester dans le réel. Il me semble que c'est "osé" d'établir un principe parce qu'on n'a pas d'appareils suffisamment précis pour faire les mesures.
Oui je sais, ce que je dis doit paraître bien puéril pour des spécialistes !

[evrardo]

Hum, je suis en effet très déçu par le titre .....

Désolé de te décevoir !

[velosiraptor]

Hola ..... l'ami !
Je parlais du titre ...... qui m'a fait penser à une question qui ferait un bon sujet de discussion !
Je ne juge en rien ta question.

[evrardo]

Hola ..... l'ami !
Je parlais du titre ...... qui m'a fait penser à une question qui ferait un bon sujet de discussion !
Je ne juge en rien ta question.

Mais ma question fait néanmoins l'objet d'un sujet de discussion....moins scientifique et plus scolaire on va dire!
Mais pas d'agression de ma part. Nous sommes des gens biens, ici !!!

[doul11]

mais il faut rester dans le réel. Il me semble que c'est "osé" d'établir un principe parce qu'on n'a pas d'appareils suffisamment précis pour faire les mesures.

C'est bien là que tu te trompe : ce n'est pas un problème d'appareils, si tu fait une mesure précise de la position l'électron est éjecté de l'atome, c'est un fait expérimental, la mécanique quantique a été construite pour coller aux faits expérimentaux, c'est la base de toute physique (classique, relativiste, quantique, des fluides, ...), ce sont des expériences qui on montré les limites de la physique classique, ce sont les mêmes expériences qui ont servis de base a la MQ.

Théoriquement tout n'est pas possible, une théorie peut être juste mathématiquement, mais fausse physiquement, ce qui fait la loi en physique c'est l’expérience, pas la théorie.

[velosiraptor]

Ahhh, flûte, les cinq minutes sont passées .... Bon, je fais un nouveau message.
Euhhh, je ne suis pas convaincu que "théoriquement tout est possible" et heureusement.
La MQ a été quand-même vérifiée par des expériences moult et moult fois.
Le problème c'est d'essayer de comprendre une de ses interprétations à partir de transpositions vers des systèmes non typiquement quantiques.
On sait tous que, par exemple, il ne faut pas parler de trajectoire d'un électron autour du noyau, mais, personne n'aurait l'idée (enfin je crois) de décrire le mouvement d'une voiture par sa fonction d'onde .....
D'une part, sans référence à la précision des instruments, on a ce principe qui dit que : (delta-x).(delta-p) supérieur ou de l'ordre de h-barre
d'autre part, pour un système macroscopique, la précision des instruments de mesure fait qu'on ne peut approcher la vérification de ce principe (allez, en comptant large, précision de la position au micron, et précision de la vitesse au micron/s, on est loin du compte !).

[phys4]

Re Bonjour,

Je reprends en cours cette conversation.

Je n'avais pas bien compris ce que voulait dire evrardo, la réponse était toutefois valable.

Il ne faut pas confondre les limitations que l'opérateur s'impose par ses instruments, l'incertitude correspondante appartient à la mécanique simple ou à la théorie du signal, tout au plus.
Le principe d'incertitude caractérise les limitations physiques intrinsèques liées à la constante de Planck. C'est ce qu'a tout de suite vu doul.

[invitef17c7c8d]

La raison d'être de ce principe, sa justification profonde doit être recherché dans la dualité onde/corpuscule. Ou plus précisément, dans le fait qu'il est impossible de voir un phénomène quantique sous ces deux formes (ondulatoire et particulaire). Elles s'excluent mutuellement. C'est ce qu'on appelle la complémentarité. La complémentarité a la valeur d'un postulat!

Si la complémentarité est mis à défaut, alors c'est toute la théorie quantique qui s'effondre.
Le principe d'incertitude vient donc à la rescousse de la théorie pour éviter de graves contradictions.

[evrardo]

ok Phys et lionelod, je comprends un peu mieux. Mais comme disait Feynmann: "la physique quantique, personne n'y comprend rien".
C'est vrai que c'est un sacré bor....

[invite45f8e17a]

Salut,
je crois que ça a plus ou moins été évoqué, mais toute mesure détruit l'état de la particule.
Or, soit on mesure une vitesse, direction (onde), soit une position (particule), si on désire les deux infos il faut effectuer une seconde mesure ce qui est impossible puisque l'état précédent n'a pas été conservé. Ce qui n'est pas le cas dans le monde macroscopique, la photographie de modifie pas la vitesse de la voiture* (et heureusement! ). C'est bien ça?

*: Je parle bien de l'entité voiture, pas d'un tas de particules, sinon on s'en sort plus dans les analogies.

[phys4]

Salut,
je crois que ça a plus ou moins été évoqué, mais toute mesure détruit l'état de la particule.
Or, soit on mesure une vitesse, direction (onde), soit une position (particule), si on désire les deux infos il faut effectuer une seconde mesure ce qui est impossible puisque l'état précédent n'a pas été conservé. Ce qui n'est pas le cas dans le monde macroscopique, la photographie de modifie pas la vitesse de la voiture* (et heureusement! ). C'est bien ça?

Je continue sur mon calcul, puisque la question est posée : une photographie ne modifie pas la vitesse de la voiture ou très peu, la mécanique quantique s'applique partout, elle devient négligeable dans le monde macroscopique. Le calcul fait auparavant signifie si l'on fait une photo qui définit sa position à 10^-15 m près (il faudrait la faire avec des rayons gamma) alors nous risquons de modifier sa vitesse de 10^-22 m/sec.

La mécanique quantique , je n'y comprends pas grand chose non plus, je connais juste les bases qui me permettent de ne pas me faire piéger dans les problèmes où elle ne doit pas intervenir.
Des grands spécialistes ont participé au début, ils ne semblaient pas voir l'écart de raisonnement. Pour moi c'est le syndrome du spécialiste, il est tellement capté par son domaine, qu'il ne voit pas quand il n'y est plus.

[invite45f8e17a]

phys4, on est d'accord, on voit bien finalement qu'une telle mesure n'a pas de sens et ça va bien plus loin que la notion de précision, quid des multiples interactions des particules qui composent la voiture et du milieu environnant ( le rayonnement solaire, celui du moteur, l'atmosphère, etc...), le système n'est pas isolé.

[invite231234]

Un système quantique n'est pas non plus un système isolé, la gravitation agit sur les particules.

[invite45f8e17a]

Salut arxiv,

Un système quantique n'est pas non plus un système isolé, la gravitation agit sur les particules.

Mouais...Hormis l'insignifiance d'une telle action, disons qu'on (l'instrument de mesure) se place dans le même référentiel gravitationnel que la particule à observer (enfin, "y'qu'a dire ça" ).

[invite231234]

Je ne sais pas, il me semble qu'une mesure peut produire le même effet qu'une excitation du champ gravitationnel !

[invite45f8e17a]

On peut aller plus loin: la masse du dit instrument "influence" l'objet mesuré.

Je ne sais pas, il me semble qu'une mesure peut produire le même effet qu'une excitation du champ gravitationnel !

Hum, il existe une certaine relation entre masse et énergie, c'est ça?
Finalement, on est d'accord là, la mesure "influe" sur l'objet, ça reste quand même insignifiant dans ce cas, sans doute pour ça que cet effet est ignorée en physique quantique.

Mais là tu parle de l'action de la mesure, dans ton précédant post tu évoquais l'environnement de cette mesure (c'est ce que j'ai compris). Il s'agit de définir dans quel cadre on se situe (référentiel) pour effectuer l'observation. Il est évident que je n'obtiendrais pas le même résultat si je mesure la longueur d'onde d'une particule en rotation autour d'un trou noir (proche de l’horizon) suivant que je me place plus ou moins loin de celui-ci ( sans parler du sens de la particule vis à vis de l’observateur). Il va falloir apporter des corrections, puisque dans ce cas effectivement les effets dû à la gravitation sont non négligeables.

J'ai l'impression que tu veux me faire comprendre quelque chose de plus profond, mais je ne vois pas vraiment où tu veux en venir.

[evrardo]

Ce qui me dérange beaucoup dans tuot ça, c'est qu'on a créé ce principe d'incertitude, parce qu'on a remarqué que lorsqu'on observait une particule, cela modifiait son comportement, il devient donc impossible de définir et sa vitesse et sa position.
C'est donc parce que nos moyens de mesure sont limités qu'on a créé ce principe et la physique quantique qui en découle.
Si on découvrait un autre moyen pour observer une particule, qui permettrait de définir sa position et sa vitesse, alors ce principe d'incertitude n'existerait plus.

Ou est ce qu'on a prouvé ce principe d'incertitude par d'autres moyens?
Et ne me parlez pas de Schrodinger, sinon on va finir hors charte !!!

[invite6d525980]

Ce qui me dérange beaucoup dans tuot ça, c'est qu'on a créé ce principe d'incertitude, parce qu'on a remarqué que lorsqu'on observait une particule, cela modifiait son comportement, il devient donc impossible de définir et sa vitesse et sa position.
C'est donc parce que nos moyens de mesure sont limités qu'on a créé ce principe et la physique quantique qui en découle.

Ah non, ce n'est pas du tout ça !

Les relations d'indétermination d'Heisenberg viennent du formalisme.

Les explications par la "perturbation" d'une particule due à la mesure, ce sont des sortes d'expérience de pensée (le microscope d'Heisenberg, par exemple) pour essayer de se représenter ce qui se passe. Mais en vérité, c'est plus subtil que ça : Les particules n'existent pas, en fait. En tout cas, pas sous la forme de "quelque chose" que l'on pourrait localiser à un moment donné. On dispose de formalismes mathématiques (Schrödinger, Heisenberg, Dirac,...) qui permettent de calculer des grandeurs sur des mesures effectuées sur ces "particules". Et le principe d'indétermination nous dit que nous ne pourrons mesurer une certaine grandeur avec une précision aussi grande que l'on voudrait sans affecter la précision d'une mesure simultanée sur une autre grandeur. C'est lié à la nature même de la réalité quantique, telle qu'elle nous apparait (comme la complémentarité).

Ca n'a strictement rien à voir avec ce que tu évoques en début du fil, la mesure sur les voitures. (Les voitures existent, du moins dans l'apparence classique du monde dans laquelle nous vivons).

Si on découvrait un autre moyen pour observer une particule

On n'observe JAMAIS de particule...

[invite231234]

On peut aller plus loin: la masse du dit instrument "influence" l'objet mesuré.



Hum, il existe une certaine relation entre masse et énergie, c'est ça?
Finalement, on est d'accord là, la mesure "influe" sur l'objet, ça reste quand même insignifiant dans ce cas, sans doute pour ça que cet effet est ignorée en physique quantique.

Mais là tu parle de l'action de la mesure, dans ton précédant post tu évoquais l'environnement de cette mesure (c'est ce que j'ai compris). Il s'agit de définir dans quel cadre on se situe (référentiel) pour effectuer l'observation. Il est évident que je n'obtiendrais pas le même résultat si je mesure la longueur d'onde d'une particule en rotation autour d'un trou noir (proche de l’horizon) suivant que je me place plus ou moins loin de celui-ci ( sans parler du sens de la particule vis à vis de l’observateur). Il va falloir apporter des corrections, puisque dans ce cas effectivement les effets dû à la gravitation sont non négligeables.

J'ai l'impression que tu veux me faire comprendre quelque chose de plus profond, mais je ne vois pas vraiment où tu veux en venir.

J'avoue que la dessus il me faudrait un bagage plus conséquent et un peu plus de confiance dans mes connaissances ...
Mais je tente quand même d'expliquer ce que je ressens ... attention ça risque d'être flou ...

Je pensais au passage (fictif ?) entre monde microscopique et macroscopique. En MQ les états superposés n'ont aucune raison de disparaître. Or on observe rien de tel dans notre monde classique. Donc on a supposé la décohérence par réduction du paquet d'onde. Je dis juste que la mesure est une interaction appareil de mesure/particule/environnement. Or la gravitation a une portée infinie, ce que j'entends par environnement ce sont toutes les autres particules capable de manifester une action sur la mesure ... et donc je pense que cette double interaction mesure/perturbation des autres particules rend indéterministe la mesure alors que la fonction d'onde est déterminisme !

Bon et puis par excitation du champ gravitationnel, je pensais au gravitons formant les ondes gravitationnelles mais j'aurais tout aussi bien pu parler des neutrinos mais ceux-ci interagissent trop peu ...

Voilà, je sais pas si c'est profond mais c'est ma réflexion du jour !