De la dualité onde-corpuscule

[Christian Arnaud]

Amis de la quantique, bonsoir

Je démarre ici une discussion qui va être vraisemblablement source de polémiques, mais je ne peux m’empêcher d’aller au fond des choses :
On ne peut parcourir un texte sur la physique quantique sans tomber rapidement sur cette ambivalence : les particules, toutes les particules, sont à la fois ondes et particules, expériences imparables à l’appui, si bien qu’il vaut mieux les appeler « quantons » ; Mais en fait, expérimentalement, presque toutes tournent autour des fentes de Young adaptées pour l’objet désiré ;

1) L’aspect particule est prouvé lorsqu’on n’ouvre qu’une seule fente : on obtient une courbe en cloche dont chaque impact est une tache microscopique reflétant l’intégralité de l’énergie du quanton projeté, comme si on tirait des balles de fusil.
2) L’aspect ondulatoire s’observe lorsqu’on ouvre les 2 fentes et que le motif observé est une succession de franges verticales, typique des interférences des ondes lumineuses EM, sachant que chaque impact unitaire (puiqu’on sait le faire quanton par quanton) contient l’intégralité de l’énergie du quanton émis. Il ne s’agit donc pas d’une variation ondulatoire de l’énergie du quanton, mais d’une variation ondulatoire de la probabilité de sa propagation (on somme les amplitudes complexes (ou vectorielles) des ondes de probabilité de présence). Ainsi, l’aspect ondulatoire ne porte pas directement sur la nature même du quanton, mais sur ses propriétés de propagation. Bien entendu, il faut mettre à part le cas du photon, qui est lui-même porté par une onde, ce qui introduit une confusion inutile.

En conclusion :
Il me semble que dire que les quantons sont à la fois des ondes et des particules est abusif.
Ce sont des particules (relativement bien localisées) mais dont la propagation suit des lois ondulatoires.

Qu’en pensez-vous ?

Merci
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[Amanuensis]

Discuté plein de fois.

La réponse est que les "quantons" ne sont ni ondes, ni particules, mais autre chose encore.

Dans certains cas l'approximation "particule" n'est pas trop mauvaise, et dans d'autres l'approximation "onde" n'est pas trop mauvaise.

Dire qu'ils sont les deux à la fois n'est pas plus abusif que tous les simplismes de la vulgarisation scientifique, une vague aide pour avoir une vague idée de ce que manipule la physique quantiques, des concepts mathématisés sans contrepartie exacte dans notre perception directe du monde.

[stefjm]

Ce n'est pas Feynman qui avait dit que la lumière se propage par onde et se réceptionne par quanta?
(Ou un truc du genre)

J'aimerais bien retrouver la source.

[Christian Arnaud]

Discuté plein de fois.

La réponse est que les "quantons" ne sont ni ondes, ni particules, mais autre chose encore.

Dans certains cas l'approximation "particule" n'est pas trop mauvaise, et dans d'autres l'approximation "onde" n'est pas trop mauvaise.

Dire qu'ils sont les deux à la fois n'est pas plus abusif que tous les simplismes de la vulgarisation scientifique, une vague aide pour avoir une vague idée de ce que manipule la physique quantiques, des concepts mathématisés sans contrepartie exacte dans notre perception directe du monde.

bonjour aussi

ça c'est la réponse standard, le politiquement correct

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

Tout le problème de l'«être».

[Christian Arnaud]

Ce n'est pas Feynman qui avait dit que la lumière se propage par onde et se réceptionne par quanta?
(Ou un truc du genre)

J'aimerais bien retrouver la source.

désolé, peux pas dire ; mais, comme indiqué dans le premier message, il vaut mieux ne pas prendre la lumière comme exemple, et d'ailleurs dans une interférence lumineuse classique l'intensité maximale est le double de celle de l'onde de référence, alors que pour l'électron, par exemple, c'est simplement la probabilité maximale, quelquesoit l'énergie de l'électron, me semble-t-il

[stefjm]

J'ai l'impression que le "propage par onde et s'émet-réceptionne par quanta" sur généralise à un peu tout...

[Amanuensis]

il vaut mieux ne pas prendre la lumière comme exemple,

Pourquoi donc? C'est il me semble le cas avec lequel il y a le plus matière à réfléchir.

Par exemple pour comprendre pourquoi W. Lamb s'est permis d'affirmer qu'utiliser le terme "photon" devrait dépendre d'une autorisation:

I suggested that a license be required for use of the word photon, and offered to give such license to properly qualified people

[Amanuensis]

J'ai l'impression que le "propage par onde et s'émet-réceptionne par quanta" sur généralise à un peu tout...

Sauf que "propage par onde" ne veut pas dire grand chose.

Un électron se "propageant" émet/reçoit des "photons virtuels" (= interagit avec le champ EM) ; séparer propagation et interactions n'est qu'une vision simplifiée apportée par des développements en série dans les solutions mathématiques.

[stefjm]

Tout modèle est une simplification.
Et quand le modèle marche bien, on l'identifie à la réalité jusqu'au (faux) pas suivant.

[Amanuensis]

Tout modèle est une simplification.

Sauf qu'ici on parle d'une couche supplémentaire de simplification appliquée à un modèle.

[stefjm]

J'aime bien la notion de couche : C'est très physique comme approche.
Estimation à la serpe, puis affinage si nécessaire.

[Amanuensis]

Mouais...

Pour moi c'est comme peindre par-dessus un tableau de da Vinci pour que ça passe les douaniers...

[Christian Arnaud]

c'est pourtant en couches qu'est construit le modèle ISO de télécommunications : 7 successives ; chacune ne s'adressant qu'à celle qui la précède . Et ça marche plutôt pas mal

[invite1af45da5]

En parlant de dualité onde-corpuscule....une question à laquelle je n'ai pas trouvé de réponse (et je l'ai pourtant également posé à un prof de fac, spécialiste de quantique).

Les ondes de matières (associées par exemple à l'électron) donne-t-elles un effet Doppler?

[Christian Arnaud]

En parlant de dualité onde-corpuscule....une question à laquelle je n'ai pas trouvé de réponse (et je l'ai pourtant également posé à un prof de fac, spécialiste de quantique).

Les ondes de matières (associées par exemple à l'électron) donne-t-elles un effet Doppler?

bonjour Marcel,

étant l'auteur de la discussion, je me permets un début de réponse modeste :

Puisque la longueur d'onde de de broglie est inversement proportionnelle à l'impulsion de la particule ( lamda = h/p), elle va diminuer si la vitesse de l'électron augmente, donc la fréquence augmente, donc ça ressemble bien à l'effet Doppler, me semble-t-il

Mais tu auras certainement des réponses plus pertinentes

[coussin]

Je dirais non. Dans le concept d'onde de matière, il n'y a aucune source et aucun récepteur. Ces deux idées étant nécessaires à l'effet Doppler.
Un électron "n'émet pas" une onde de matière.

[coussin]

Par contre, comme d'habitude, l'impulsion (rentrant dans la définition de la longueur d'onde de De Broglie) est relative. Mais ça n'est pas un effet Doppler.

[Christian Arnaud]

eh, m..... ; je me doutais que ça allait dégénérer ; Alors :

=> Marcel
Ouvre une nouvelle discussion stp sur ton interrogation ; car là ma question de départ va être complètement noyée alors qu'il n'y a pas eu de réponse franche

=> Coussin
soit un peu plus didactique et moins sentencieux, stp ; tu te prends pour qui ?

[invited9b9018b]

Pouvez-vous donner un exemple de situation physique dans laquelle cette "ambiguité" pose problème ?

[coussin]

La vache, à chaque fois que j'interviens je me fait méchamment rembarrer... Après le "M je-sais-tout", ça

Je suis désolé que mes interventions te défrisent. Je te conseille de m'ajouter à ta liste d'ignorés parce que tout que ce j'ai fait est donner mon avis sur une question posée par quelqu'un ce qui, il me semble, est le but de ce forum.

Désolé que ton sujet ô combien important ait été quelque peu "détourné" mais il faut bien avouer que c'est la nature des forums de discussions.

[Christian Arnaud]

Pouvez-vous donner un exemple de situation physique dans laquelle cette "ambiguité" pose problème ?

Bonsoir Lucas ; je suppose que cette question s'adresse à mon post de départ, et dans ce cas, merci d'y revenir

Alors,
Ce n'est pas "l'ambiguité" ou l'ambivalence" de la chose qui me pose problème ; si la nature est comme ça, elle est comme ça, point.
Ce qui me gène, ce sont des phrases comme "ce sont à la fois des ondes et des particules", ou "ni des ondes ni des particules" (cf le nom de "quanton" que j'ai repris faute de mieux, et j'aurais pu citer l'image du cylindre, qui, suivant l'angle où on le voit, apparaît soit comme un parallélépipède, soit comme un disque ou une sphère, et qui, en fait n'est ni l'un, ni l'autre ; tout ça dans le cours de Lavergne)
Ces raccourcis font penser que la "nature" de l'objet est inconnue et mystérieuse ; alors qu'à mon sens c'est de la poudre aux yeux : l'énergie d'une particule ne se trouve pas répartie dans l'espace sous forme d'onde car en cas de détection on la trouve toujours intégralement ; l'aspect ondulatoire n'intervient que lors de déplacements, de propagation, et là, effectivement ce sont des règles déconcertantes concernant particulièrement les probabilités : il faut oublier l'addition de probas classiques pour raisonner avec des amplitudes de probabilités complexes, mais, bon, c'est juste un réflexe à acquérir, comme de se souvenir que la vitesse moyenne n'est pas la moyenne des vitesses

Et donc, si j'ai raison, ce qui m'agace, c'est de trouver ça partout, ce qui induit une confusion supplémentaire pour une discipline qui n'est déjà pas aisée En plus, tous ceux qui veulent faire de la divulgation, reprennent ça en fermant les yeux et se régalent à raconter les différentes formes des expériences de fentes de Young ( style frères Bogdanov) pour paraître plus mystérieux et détenir un savoir particulier.


Pour faire court : pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ?

Voilà, j'ai pas répondu directement à ta question, mais c'est quand même ma réponse

A+

[invitec998f71d]

Environ 100 ans apres on parle encore de la QUESTION de la dualité ondes particules? Haroche s'est décarcassé pour rien?

[Christian Arnaud]

Environ 100 ans apres on parle encore de la QUESTION de la dualité ondes particules? Haroche s'est décarcassé pour rien?

Bonjour,

1) Pourquoi Serge Haroche plutôt qu'un autre prix Nobel ?

2) Y a-t-il une date de péremption sur cette question déroutante ? Je suppose qu'en 2024 on célèbrera dignement le centenaire de la thèse de De Broglie, et, donc, qu'on reparlera encore beaucoup de ce sujet

3)faut-il considérer l'onde de masse dans l'espace :
a) des configurations ?comme indiqué ici :http://www.futura-sciences.com/magaz...-preuve-57765/
b) des phases ? comme indiqué là :https://fr.wikipedia.org/wiki/Hypoth..._de_De_Broglie

Merci

[invitec998f71d]

Pourrais tu formuler le texte de la question irrésolue sur la dualité onde corpuscule?
(si possible en evitant les pourquoi est ce que...)

[Christian Arnaud]

Pourrais tu formuler le texte de la question irrésolue sur la dualité onde corpuscule?
(si possible en evitant les pourquoi est ce que...)

je pensais que le post de départ était assez clair (et ne contient pas de "pourquoi est-ce que") et ,en plus, je l'ai reformulé en répondant à Lucas, et, aussi, que tu as très bien compris ma question, mais que, pour une raison qui m'échappe, tu veux me la faire réécrire de manière différente

Alors, :
il ne s'agit pas d'une question irrésolue, c'est la manière de le formuler ! pour moi, l'aspect ondulatoire, n'apparaît qu'en accompagnement d'un corpuscule en mouvement et concerne des probabilités de présence du corpuscule, et non sa nature, c'est tout. Autrement dit : si j'arrive à l'observer, c'est une particule, pas une onde ; en revanche, si je veux expliquer comment elle est venue là à partir d'un autre point de l'espace temps, ou bien, ou sera-t-elle un peu plus tard, là je dois raisonner avec des amplitudes de probabilité liées à des ondes

Ca va, comme ça ? Même pas un pourquoi, ni un point d'interrogation

Tu peux aussi répondre à mes questions précédentes, pour me remercier de me prendre la tête (si possible en évitant le "quelles questions ?)

[Amanuensis]

Dire que l'aspect ondulatoire n'apparaît qu'en mouvement est faux.

Ne serait-ce que puisque "le mouvement est comme rien" (Galilée).

En d'autres termes, la notion de mouvement est relative au choix de référentiel, et on ne peut pas avoir de "loi physique" qui dépende du mouvement "dans l'absolu".

[Christian Arnaud]

Dire que l'aspect ondulatoire n'apparaît qu'en mouvement est faux.

Ne serait-ce que puisque "le mouvement est comme rien" (Galilée).

En d'autres termes, la notion de mouvement est relative au choix de référentiel, et on ne peut pas avoir de "loi physique" qui dépende du mouvement "dans l'absolu".

Pauvre Galilée ; brillant, mais pas très malin de vouloir convaincre tout le monde de son vivant Alors, que Copernic, qui avait attendu d'être sur son lit de mort, pour laisser paraître ses écrits fondamentaux, aurait dû lui mettre la puce à l'oreille

Alors, ok, pas de mouvement, peut-être pas de temps non plus ? Tu préfères un diagramme de Feynman ?

Mais je sais que tu as compris ce que je voulais dire, et tu fais ça juste pour me taquiner, n'est-ce-pas ?

[invitec998f71d]

je pensais que le post de départ était assez clair (et ne contient pas de "pourquoi est-ce que") et ,en plus, je l'ai reformulé en répondant à Lucas, et, aussi, que tu as très bien compris ma question, mais que, pour une raison qui m'échappe, tu veux me la faire réécrire de manière différente

Puisqu'on reparle du premier post, je dirais qu'il manque dramatiquement un 3)
Qui dirait il y a aussi le cas ou on est entre les deux. Ca se produit quand il y a ne information partielle sur le chemin.
Bref cessons de considérer qu'il y a cette fameuse dualité style bonneteau.

[invitec998f71d]

Dire que l'aspect ondulatoire n'apparaît qu'en mouvement est faux.

Ne serait-ce que puisque "le mouvement est comme rien" (Galilée).

En d'autres termes, la notion de mouvement est relative au choix de référentiel, et on ne peut pas avoir de "loi physique" qui dépende du mouvement "dans l'absolu".

ce serait marrant d'avoir un ensemble de particules immobiles bombardé par un écran de Young mobile!