Comment faut-il interpréter la dualité onde-corpuscule ?

[andretou]

Bonjour à tous
Il semble qu'il existe 2 interprétations de la dualité onde-corpuscule.

1/ D'une part une interprétation "binaire" selon laquelle :
"À la suite des travaux d'Einstein, de Louis de Broglie et de bien d'autres, les théories scientifiques modernes accordent à tous les objets une double nature d'onde et de corpuscule"
https://fr.wikipedia.org/wiki/Dualit...20corpuscules.
Cette affirmation suggère que la nature d'une particule est simplement soit ondulatoire, soit corpusculaire, sans autre option.

2/ Et d'autre part une interprétation "exclusive" selon laquelle une particule quantique n'est ni une onde, ni un corpuscule.
La physique quantique répond clairement de nos jours : la lumière n'est ni onde ni corpuscule, elle est autre chose !
http://www.tangentex.com/DualiteOndeCorpuscule.htm

Cependant, je ne trouve pas de démonstration validant l'interprétation selon laquelle une particule quantique n'est ni une onde ni un corpuscule.
Pourriez-vous SVP me communiquer un lien ou un document qui justifierait le bien-fondé de cette 2ème interprétation ?

Merci d'avance pour votre aide.
-----

[ornithology]

ca t'intéresserait de savoir que parfois c est 3/4 une particule et en meme temps 1/4 une onde?

[albanxiii]

Bonjour,

Pourriez-vous SVP me communiquer un lien ou un document qui justifierait le bien-fondé de cette 2ème interprétation ?

Un cours de mécaQ, par exemple.

La poids du passé, c'est souvent un fardeau en sciences... Quand certains en sont encore à se demander "onde ou particule", d'autres utilisent la cryptographie quantique ou plus simplement étudient des choses utiles.

[ornithology]

tu demande une démonstration validant une interprétation? on démontre un théoreme, on effectue un calcul. mais une interprétation ca releve des gouts de chacun.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Une particule quantique n'est ni une pure onde classique, ni un pur corpuscule classique.

Corpuscule
Prenons simplement l'expérience de Young. On sait que avec une fente on obtient typiquement une distribution gaussienne des impacts en face de la fente (résultat qui marche autant avec des ondes que des corpuscules).
Ouvrons la deuxième fente : on a alors une figure d'interférence. Avec le résultat qu'en certains endroits il y a moins d'impacts que avec une seule fente. Un simple argument de comptage montre donc que la deuxième fente a un impact sur ce qui se passe avec la première. Cela implique une certaines actions à distance (qu'on imagine un truc "étendu" entre les deux, un signal entre les fentes ou un corpuscule capricieux passant par une fente, revenant par l'autre, faisant des tours et des détours).

Comme les corpuscules ne peuvent pas s'influencer les uns les autres (par exemple si deux corpuscules passent par les deux fentes) simplement parce qu'on sait faire l'expérience en envoyant les particules une à une.

Alors : ce ne peut pas être de pur corpuscule.

Onde classique
Une onde comme le son ou une vague, laisse une trace "étendue" sur la cible (par exemple le sable mouillé sur une plage). Or avec les particules on a des impacts localisés. De plus, des électrons par exemple, ne sont jamais observés "par morceaux" (leur charge est toujours entière, leur masse aussi).
Clairement une "onde pure" n'est pas suffisante non plus (notons qu'Einstein l'avait déjà remarqué, il a eut le prix Nobel pour ça ! C'(est l'effet photoélectrique que la théorie ondulatoire de Maxwell ne peut expliquer)
On ne peut même pas imaginer que l'électron serait une onde à certains moments car il suffit de l'intercepter n'importe où et il est toujours un et entier, jamais étendu.

Incompatibilité
Toutes les propriétés des ondes ou de corpuscules montrent combien ces concepts sont incompatibles.

Onde plus corpuscule
On peut imaginer que l'on a les deux à la fois. C'est qu'avait imaginé de Broglie. Et cela a été formalisé par Bohm avec sa mécanique bohmienne. Je ne relèverai pas ici les difficultés de sa théorie. Mais notons que la composante ondes, appelée potentiel quantique, est juste la fonction d'onde décrite par l'équation de Schrödinger. Et les mouvements des corpuscules bohmiens sont tout sauf classiques (ils font des bonds instantanés, leur trajectoire est complètement folle) et pire : ce ne sont pas des observables (au sens de quantité mesurable), gênant.

Donc onde plus corpuscule, mouais, mais pas corpuscule classique ni onde classique. La cible (de l'idée) est complètement ratée.

Que dit la mécanique quantique
Tout est décrit par la fonction d'onde et ses propriétés et règles d'utilisation. Et évidemment ça été confirmé expérimentalement en long, en large, en travers, en profondeur et j'en passe.

Et la fonction d'onde n'est pas une onde classique (pour plusieurs raisons)

Conclusion historique
La notion de dualité onde et corpuscule a un caractère philosophique et historique. Mais ce n'est pas de la physique. La vulgarisation en fait un usage fort abusif.
On n'a pas besoin de ça pour faire de la physique.
Même Bohr philosophe à ses heures avait abandonné cette dualité pour une meilleure : la dualité cinématique - dynamique (en gros propagation v.s. interaction).
Mais les gens continuent à parler d'un truc obsolète encore et encore. Faut savoir progresser à un moment donné :
- Se renseigner sur ce qui est plus récent
- Jeter la vulgarisation aux orties et ouvrir un vrai livre de mécanique quantique (comme conseillé par Albanxiiii)

Je parie que si Cro Magnon avait connue l'écriture, il y aurait encore des gens pour discuter de l'intérêt de choisir la chasse au bison ou à l'auroch

[andretou]

Ce site indique une citation du physicien Jean-Louis Basdevant :
http://www.tangentex.com/DualiteOndeCorpuscule.htm#Par6
"On sait fabriquer expérimentalement des états quantiques bien définis qui ne sont ni onde, ni corpuscule."
Auriez-vous éventuellement plus d'infos sur ces états quantiques ?

[ornithology]

Tu as lu ma premiere réponse?

[andretou]

Si tu as l'information pourquoi ne la donnes-tu pas ?...

[ornithology]

je ne savais pas si ca t'intéressait (c'était ma question a la quelle tu n'as pas répondu)
maintenant tu m'accuses de rétention d'information?

[Deedee81]

Salut,

Calmons-nous s'il vous plaît.

Auriez-vous éventuellement plus d'infos sur ces états quantiques ?

Comme expliqué plus haut, tout état quantique n'est ni onde, ni corpuscule
(la réponse était déjà donnée dans le message 5)

Et même si on essaie de séparer les choses :
- Si on considère une particule libre sans aucune interaction, alors sa fonction d'onde est techniquement du type onde
- Si on considère une interaction entre des particules, alors celle-ci est ponctuelle (ce qui donne le coté corpusculaire)
Mais outre que ce sont des aspects particuliers des particules, même ça, ça a ses limites.

Prenons un état avec deux particules (et que dire de la matière, qui est composée de milliards de milliards de particules), l'état en général sera décrit par une fonction du type :
Psi(x1,y1,z1,x2,y2,z2,t)
(dans le cas non relativiste, mais inutile de compliquer, la relativité ne change rien ici)
Où (x1,y1,z1) sont les coordonnées se rapportant à la première particule, (x2,y2,z2) la deuxième et t le temps bien sûr.

Cette fonction (complexe) doit être normalisée et éventuellement symétrisée ou anti-symétrisée. Mais ça reste extrêmement général. Et sauf cas très particulier, une telle fonction ne peut pas s'écrire sous la forme :
Psi(x1,y1,z1,x2,y2,z2,t) = Psi1(x1,y1,z1,t) + Psi2(x2,y2,z2,t)
Ou sous forme d'un produit, etc....
On dit que la fonction est non séparable.

Donc ce "truc" est plus compliqué que n'importe quelle onde classique (qui prend une et une seule valeur en un point x,y,z à l'instant t). En particulier les états dits intriqués n'ont aucun équivalent classique.

Conclusions :
1) Les états quantiques ne sont ni des ondes, ni des corpuscules, c'est juste..... autre chose. Mais évidemment au début du vingtième siècle ils parlaient d'ondes et de corpuscules.... ils ne connaissaient que ça !!!
2) Les caractéristiques des états quantiques peuvent dans certaines circonstances présenter des caractères ondulatoire ou corpusculaire
3) Il est impossible de trouver un équivalent classique à certaines proprietés quantiques. Toute description en terme d'ondes, de corpuscules ou de choses familières est fautive
4) La seule manière de comprendre la mécanique quantique c'est à travers : les résultats des expériences et leur description mathématique
5) La physique c'est passionnant et donc se plonger dans les équations est un plaisir intense

Alors, Andretou, fait-toi plaisir : arrête de poster des messages sur les forums et ouvre un (vrai) livre de mécanique quantique....... ou alors tu quitteras se monde sans avoir compris

[ornithology]

il faut voir aussi que les mots utilisés dans une langue pour vulgariser la mécanique quantisue sont ceux d'une langue donnée.
ils ont une étymologie, ils ont évolué pour devenir notre langue actuelle.
la meme discussion en langue hindi ou en japonais ferait naitre des autres images, renverrais a une autre vision.
il y aurait des difficultés de traduction pour faire ressentir ce a quoi pense le locuteur.
Feynman propose une solution radicale:
shut up calculate.
ca ne veut pas dire arretez de penser. ca veut dire utilisez l'outil mathématique pour vous faire comprendre par d'autres que vous meme.

[Deedee81]

Le problème est que le langage "humain" est avant tout basé sur les concepts vécu au quotidien.... c'est-à-dire la physique classique. Et ça rend difficile la vulgarisation dans des domaines quelque peu "exotiques" comme la mécanique quantique.

Feynman propose une solution radicale:
shut up calculate.

En fait il faisait plutôt référence à la philosophie : "ne vous préoccupez pas des aspects philosophiques, faites de la mécanique quantique". Mais ça reste vrai pour l'outil adapté au langage, en physique "on parle math"
Mais attention, bien sûr la physique "n'est pas" les maths : c'est le langage, l'outil. La physique c'est avant tout l'expérience (la vraie, pas les expériences de pensée)
D'ailleurs dans son cours de MQ il y a, quoi, une page, grand maximum, où il tiens un discours plutôt philosophique et en quelque sorte plutôt pour fixer les limites de ce qu'on peut/doit faire en mécanique quantique. Si ma mémoire ne me trompe pas, c'est la section "quel est l'hamiltonien du monde ?"

[Deedee81]

Ceci dit, sans doute qu'un peu d'indulgence est nécessaire.

Car Andretou n'a pas progressé d'un iota en physique en 22 ans. Donc je suppose qu'il est juste curieux et que apprendre la physique n'est pas vraiment son but. Chacun son truc après tout.

[ornithology]

Ca me rappelle les Shadocks.
ils lancaient inlassablement des fusées qui explosaient.
ca les confortait dans l idée que chaque échec les rapprochait de la réussite.

[andretou]

Ce site indique une citation du physicien Jean-Louis Basdevant :
http://www.tangentex.com/DualiteOndeCorpuscule.htm#Par6
"On sait fabriquer expérimentalement des états quantiques bien définis qui ne sont ni onde, ni corpuscule."
Auriez-vous éventuellement plus d'infos sur ces états quantiques ?

Mr Basdevant fait manifestement référence à une expérience précise. Personne n'a une idée de quelle expérience il s'agit ?

[Deedee81]

Mr Basdevant fait manifestement référence à une expérience précise. Personne n'a une idée de quelle expérience il s'agit ?

Dis, tu lis les réponses ou bien tu te moques de nous ?

[FC05]

Car Andretou n'a pas progressé d'un iota en physique en 22 ans.

J'aurai dit 12 ans ... problème sur l'incertitude de mesure de la position spatio-temporelle de notre OVNI ?

[ornithology]

@Andretou
Pour que tu passes un bon week end je te propose un réponse.
je note O> un état onde et P> un état particule. La MQ assure alors que toute combinaison linéaire
a O> + b P> est un état possible ni O ni P.

[ornithology]

C est a mon avis une mise en oeuvre du conseil de Feynman: un axiome, une formule. pas de philo.

[andretou]

Formellement tu as parfaitement raison.
Mais peut-on créer un tel état ?
Très bon week end à toi aussi

[ornithology]

avec les fentes de Young
avec une seule fente: particule
avec deux fentes : onde
avec une fente normale et l'autre a moitié bouchée (ou avec un filtre qui ne laisse pas tout passer) :
un état ni completement particule ni completement onde
avec une particule pas de franges
avec une onde il y a des endroits ou l'électron n'arrive pas sur l'écran
avec cet état la , pas d'endroits interdits completements mais quand meme des endroits ou il y a moins d'impacts
(comme des franges mais moins nettement visibles)

[Deedee81]

Salut,

J'aurai dit 12 ans ...

Ou je ne sais plus compter ou je fais trop de relativité.... j'hésite

[Deedee81]

Mais peut-on créer un tel état ?

Cette fois c'est clair :
- ou tu ne lis pas les réponses
- ou tu les lis, tu n'y comprend rien.... mais au lieu de le signaler tu continues comme si de rien n'était

Dans tous les cas c'est un manque de respect tout à fait inacceptable.

Et de même que tu ne lises pas ou que tu ne comprennes pas : ça ne sert à rien de te répondre. On parle dans le vide (même pas quantique).

Je ferme ce dialogue de sourd.