Entropie.

[Brahimi Samy]

Bonjour à tous,

Slvp, quelqu'un peut-il me dire pourquoi est ce que l'entropie est nulle à T= 0 K. Autre chose, pourquoi est ce qu'on dit que l'espace et le temps sont aléatoires en Physique Quantique alors que souvent on trouve le temps dans les équations de la mécanique quantique telles que l'équation de Schrödinger?.

Merci d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

Slvp, quelqu'un peut-il me dire pourquoi est ce que l'entropie est nulle à T= 0 K.

A priori c'est un postulat (troisième principe de la thermodynamique).

Sinon, à T = 0K, le système physique se trouve dans son état d'énergie minimum, en physique quantique c'est l'état de base qui est unique (éventuellement après brisure spontanée de symétrie). L'entropie étant le logarithme du nombre d'états possibles (fois une constante), ça donne zéro.

Autre chose, pourquoi est ce qu'on dit que l'espace et le temps sont aléatoires en Physique Quantique alors que souvent on trouve le temps dans les équations de la mécanique quantique telles que l'équation de Schrödinger?.

Je ne sais pas qui dit ça, mais ce n'est pas vrai (en tout cas pas en physique quantique "orthodoxe", évitons le marécages boueux de la gravité quantique). L'espace et le temps sont bien définis et apparaissent comme de simples paramètres dans l'équation de Schrödinger (ou autres, l'équation de Dirac par exemple aussi pour la mécanique quantique relativiste). Ce qui est aléatoire c'est le résultat des mesures de variables dynamiques. Ainsi, un electron peut être dans un état quantique superposé |x>+|y> (à une constante près sans importance ici) et si je mesure sa position j'ai une chance sur deux de le trouver en x ou en y. La variable dynamique "position" n'a pas de valeur définie avant mesure et la mesure aléatoire mais "l'espace" (les valeurs de x et y) est bien défini et pas du tout aléatoire.

Notons qu'il n'y a pas (toujours en mécanique quantique orthodoxe) de variable dynamique pour le temps. Les durées doivent donc se traiter de manière particulière bien que là aussi la durée d'un processus puisse être aléatoire (par exemple une désexcitation atomique ou une désintégration radioactive). Mais c'est un détail technique, la distinction est la même : durée aléatoire, mais le temps/les instants sont biens définis.

[Brahimi Samy]

Merci beaucoup, mais que signifie: éventuellement après brisure spontanée de symétrie.

Concernant l'autre point relatif à la mécanique quantique, si c'est comme vous le dites alors l'espace-temps de l'univers macroscopique est le même que l'espace-temps quantique, ce qui n'est pas le cas bien évidement. On dit que l'espace-temps en mécanique quantique est agité et n'est pas aussi "plat" que son correspondant macroscopique. Certaine particules quand elles se désintègrent à gauche donnent quelque chose mais quand elles se désintègrent à droite elles donnent autre chose. On ne peut pas définir la notion de gauche et de droite en mécanique quantique, à notre échelle c'est claire la gauche est du coté du cœur mais comment faire en mécanique quantique?. L'espace n'est donc pas isotrope et donc aléatoire. Je vous fais part de mes pensées pour que vous me corrigiez car j veux comprendre un petit peu plus.

Pour la température absolue T = 0 K, existe-t-elle vraiment ou bien on n'arrive seulement pas à l'atteindre.

Bien à vous.

[Deedee81]

Salut,

Merci beaucoup, mais que signifie: éventuellement après brisure spontanée de symétrie.

Oh juste un détail technique pour être complet. Il arrive que l'état du vide ou l'état de base ne soit pas l'état de plus basse énergie. Le système bascule alors spontanément dans un des états de plus basse énergie qui ne sont alors pas uniques mais il se fixe dans un état ce qui fait que l'entropie reste zéro (et il y a une perte de symétrie du système). On en a beaucoup parlé avec le Higgs : https://fr.wikipedia.org/wiki/Brisur..._sym%C3%A9trie

Concernant l'autre point relatif à la mécanique quantique, si c'est comme vous le dites alors l'espace-temps de l'univers macroscopique est le même que l'espace-temps quantique, ce qui n'est pas le cas bien évidement. On dit que l'espace-temps en mécanique quantique est agité et n'est pas aussi "plat" que son correspondant macroscopique.

Attention, ne pas mélanger plusieurs choses :

- En physique quantique orthodoxe : théorie de Schrödinger, mécanique quantique relativiste, théorie quantique des champs (en espace-temps de Minkowski ou en espace-temps courbe), l'espace-temps est classique pas du tout agité et tout aussi plat (ou courbe, décrit par la relativité générale).
- Le vide quantique est agité, avec des créations/disparitions spontanée de paires de particules quantiques. Mais le vide quantique n'est pas "l'espace-temps", c'est juste l'état de base des champs quantiques (champ électromagnétique, champ de Dirac, champ de Higgs, etc...)
- En gravité quantique : l'espace-temps est peut-être agité, bouillonnant, quantifié. J'insiste sur le peut-être car on n'en est pas sûr : il existe de nombreuses théories de gravité quantique et on ne les a pas encore validé expérimentalement. Dans certains cas l'espace-temps est agité (exemple gravité quantique à boucle), dans certains cas l'espace-temps n'est pas agité (théorie des cordes), et même parfois la gravité y est vue comme classique (théories quantiques avec réduction physique).
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantu...idate_theories
(pas assez complet dans la version française)

Certaine particules quand elles se désintègrent à gauche donnent quelque chose mais quand elles se désintègrent à droite elles donnent autre chose. On ne peut pas définir la notion de gauche et de droite en mécanique quantique, à notre échelle c'est claire la gauche est du coté du cœur mais comment faire en mécanique quantique?. L'espace n'est donc pas isotrope et donc aléatoire. Je vous fais part de mes pensées pour que vous me corrigiez car j veux comprendre un petit peu plus.

Là je ne comprend pas bien. Que veux dire "se désintégrer à gauche ou à droite" ?????

Si tu parles de la violation C ou P de l'interaction faible, il y a en effet une violation de la parité (gauche/droite ou plutôt la symétrie par renversement des coordonnées spatiales). Mais la parité est une propriété des particules pas de l'espace !!!! Et la gauche et la droite sont parfaitement bien définis (sinon comment on ferait pour savoir qu'il y a violation de la parité !!!!!) https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino
Et d'ailleurs cette violation gauche droite existe déjà au niveau classique avec la chiralité : https://fr.wikipedia.org/wiki/Chiralit%C3%A9

Pour la température absolue T = 0 K, existe-t-elle vraiment ou bien on n'arrive seulement pas à l'atteindre.

Ca, c'est une bonne question

C'est vrai que c'est un idéal théorique qu'on n'atteint jamais.

Dans les techniques de grand froid par exemple, une des difficultés est que la chaleur spécifique tend vers zéro en s'approchant du zéro absolu et donc plus c'est froid, plus c'est difficile à refroidir. Suffit de voir les techniques incroyables qui sont utilisées pour atteindre des températures très basse : pompage de l'hélium liquide, réfrigérateur à dilution à hélium 3, désaimantation magnétique électronique et nucléaire, refroidissement par laser.... Les records tournent (à confirmer) autour du millionième de Kelvin mais.... ce n'est pas zéro. Et de plus les trucs ainsi refroidis sont très difficiles à garder froid et à étudier sans.... les réchauffer !!!!

Ce qui est amusant quand on y réfléchit est que la température est une grandeur thermodynamique/statistique/macroscopique. Elle n'est définie que lorsque le nombre de particules est suffisant pour parler de système thermodynamique ou par définition on n'a que des grandeurs macroscopiques et pas de maîtrise de chaque état microscopique individuel. C'est comique car on définit une grandeur le zéro absolu de manière telle qu'on ne puisse l'atteindre

Par contre les états de base d'énergie minimale, pour des systèmes microscopiques (donc la température n'est pas définie), ça on sait atteindre facilement pour des tas de choses (un bête atome d'hydrogène dans des conditions normales est habituellement dans son état électronique de base).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Brahimi Samy]

Merci pour tous ces éclaircissements.