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10 décembre 2012 1 10 /12 /décembre /2012 00:15

 

Cohabitation

de

la physique classique

avec

la physique quantique.



Un siècle après... nous  utilisons la  physique quantique en chimie théorique ou quantique, en physique ou mécanique quantique, en physique nucléaire, en physique des particules, en astrophysique, en mathématique ou en informatique.
 

La physique quantique est bien connue pour être intuitive et prendre à rebrousse-poil le sens commun, mais elle fait appel à de grandes connaissances en mathématiques..
 
Les principales difficultés se trouvent dans le  comportement de l'infiniment petit qui est .... un environnement auquel personne n'est habitué.
 

Feynman.jpg

Feynman a dit :
 
"Personne ne comprend vraiment la physique quantique !"

La physique classique et la physique quantique sont "séparées" par plusieurs données.
 

La mécanique quantique montre que l'énergie lors d'une transition a des états qui peuvent être quantifiés tandis que la mécanique classique admet que ces états peuvent prendre n'importe quelle valeur.

 La mécanique quantique démontre que la lumière peut se comporter comme des particules ou comme une onde en évoluant de manière ondulatoire tandis que la mécanique classique sépare la notion d'onde et la notion de particule.



ConstellationGPS.gif

("Constellation" GPS)


Il est certain que pour le moment le principe d'incertitude d'Heissenberg constitue une certaine limite à la précision dans un domaine où l'observation influe sur le système observé.


600px-Internet.jpg
(Internet)

Un siècle après la mise en évidence de la physique quantique, les chercheurs utilisent ses fantastiques potentialités et ses étranges phénomènes, un peu comme si autant d'années après il y avait une deuxième révolution quantique.


C'est maintenant un domaine qui régit le monde microscopique des photons et c'est un développement sans précédent sur les objets du quotidien ou les communications du futur.


800px-microprocesseur.jpg
(Microprocesseur)

Il faut reconnaître que c'est déjà une révolution dans nos vies avec l'arrivée des microprocesseurs qui font battre le coeur des ordinateurs et des serveurs qui mettent à notre disposition des milliards de pages sur le réseau Internet.


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Cette physique quantique nous permet de voir des images en temps réel, d'entendre des sons (émis de très loin), d'avoir des CD et des DVD, même avec un minuscule  baladeur le son est parfait...... sans oublier qu'elle nous guide de façon ultra-précise dans nos déplacement grâce au GPS....


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Mais nous n'avons encore pas tout vu !
 
Nous ne sommes qu'au début de cette théorie quantique et nous n'en utilisons qu'une propriété primaire.

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30 novembre 2012 5 30 /11 /novembre /2012 00:15



Admettre

la théorie

quantique.
 


Le monde quantique ne semble exister qu'en marge de l'univers et pourtant un "objet quantique"  est véritablement "dérangé" quand il fait partie d'une étude! ce qui prouve que son monde extérieur et notre monde, n'existent pas de façon totalement indépendante.
 

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Pour les années à venir, le plus grand défi de la physique sera d'établir "les lois" qui régissent "en commun" la physique quantique et les les lois de l'univers, établir scientifiquement les liens dans une "théorie du TOUT"


Pour le moment la physique quantique marque une ligne de rupture avec la physique classique en "calant" devant cet infiniment petit qui pourtant est là partout comme les particules, le rayonnement magnétique, les atomes...


Dans les théories de la physique classique, un corps noir avec un équilibre thermodynamique est censé rayonner un flux jusqu'à l'infini or, l'énergie rayonnée par bande à longueur d'onde tend vers l'ultra-violet !
 
Les physiciens ne soupçonnaient même pas les rayons X et les rayons gamma ... ils sont arrivés devant une impasse, il ont marqué un "stop" !


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Einstein avait admis que ce qui était perçu était bien de l'énergie du rayonnement lumineux, elle-même et non les échanges discontinus.
 
Il avait aussi admis que cette propriété du rayonnement était en opposition de manière irréductible avec la théorie électromagnétique classique, mais .... malgré toutes ses observations ( qui n'avançaient plus...) il a tout même ignoré l'hypothèse quantique, bien entendu suivi par d'autres physiciens !

Ils ont eu tort !


einstein

Inconcevable (pour eux) il aurait fallu admettre une modification de ces théories arrivées à "leurs limites"...  les premières limites....

Ils ont eu du mal à accepter cette théorie de l'infiniment petit, de l'invisible et ils ont cherché d'autres chemins pour résoudre les difficultés qu'ils rencontraient.
 

Quand la physique quantique a commencé à être acceptée dans les échanges d'énergie, elle a en même temps apporté une révolution conceptuelle qui a eu des répercussions en philosophie remettant en cause le déterminisme, donnant naissance à un autre courant de littérature et la science-fiction (qui a souvent une marche d'avance) a profité de l'aubaine pour "élargir" les thèmes de ses romans ou de ses films !


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Elle a permis des applications technologiques dont ne saurait se passer maintenant.

Par exemple l'imagerie médicale par résonnance magnétique (IRM), les diodes, les transistors, les lasers, les microscopes électroniques, les mobiles, tous les gadgets dont la liste paraît sans fin et les appareils de tous les jours qui semblent fonctionner comme par magie....  la liste est longue !


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21 novembre 2012 3 21 /11 /novembre /2012 00:15



LE MONDE QUANTIQUE.


Quanta et photon.


photons_galaxie.jpg

Peu à peu les "quantas" sont devenus des "photons", c'est tout simplement une question de "mots", on ne dit plus "quanta de lumière" mais "photons"



photon1.gif

Le concept du photon a été développé pour expliquer des observations expérimentales qui ne pouvaient pas être "claires" dans le cadre d'un modèle ondulatoire de lumière.

On n'emploie le terme de "photon" qu'au moment de l'interaction, en dehors de ce moment-là,  on ne peut pas savoir ce "qu'il est" ni "où il est", c'est seulement un objet mathématique défini par sa fonction d'onde qui lui donne une probabilité de présence.


lumierebleuerouge.gif


Photon s'écrit avec la lettre gamma.
alf_gamm.gif

Pour comprendre la physique quantique et avant d'entrer dans ce monde, il faut laisser sur le paillasson toute la logique de la connaissance de ce qui nous entoure parce que c'est une théorie de concepts  abstraits presque totalement intuitifs qui la rendent difficile à accepter et encore plus à vulgariser.


Pourtant ce monde quantique est la base de toute la physique moderne comme la physique nucléaire, des particules, du solide, de la matière condensée...

On est obligé d'admettre la dualité onde/corpuscule !
 
On est obligé d'admettre que la notion ondulatoire va vers une équation d'onde...


Par contre,  étudier la physique quantique ce n'est pas étudier les atomes, ils sont différents de la théorie des quantas !

Un atome est une "superposition" élémentaire de la matière, un corps constitué d'atomes identiques, c'est un corps simple en quelque sorte !

atome-electrons.jpg

Dans ce monde à part, les chercheurs avancent de façon "discrète", ils définissent des paramètres sous forme d'expressions mathématiques avec des nombres quantiques.


Il a été prouvé que 2 particules ne peuvent pas occuper le même état énergétique et on l'appelle le "principe d'exclusion".

Ces particules n'ont pas d'endroit défini mais on peut essayer de prévoir où les retrouver, ce n'est pas une impossibilité due aux appareils mais c'est une caractéristique du monde quantique qu'on appelle "principe d'incertitude" ou "effet tunne"

Tout se passe un peu à la manière d'une balle qui rebondit sur un mur parce qu'elle ne peut pas le traverser...
... mais face à "leur" mur toutes les particules n'ont pas les mêmes chances, certaines peuvent "entrer" ou se "faufiler" et c'est à ce moment-là que la constante de Planck est intéressante.


Malgré cet exemple un peu terre à terre, il ne faut pas croire que l'univers obéisse à un modèle mathématique qui pourrait déterminer la probabilité d'occurence et d'un futur possible ou celui... qu'on pourrait attendre.


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Malgré le succès de la physique quantique dans de nombreux domaines (en vrac : thermostat, mobile, micro-électrique, transistors, cellule photoélectrique, internet, semi-conducteurs, lecteurs divers, lasers...) on se trouve dans un monde aux règles étranges, un monde microscopique que la physique classique ne peut pas décrire de façon explicite, pourtant physique classique et physique quantique sont inséparables !


800px-photons.jpg

Il faudrait pouvoir déterminer pourquoi les lois de la physique quantique ne s'appliquent qu'aux mondes subatomiques et ne peuvent pas se généraliser à l'échelle de l'univers et inversement.
 
Les constatations des scientifiques sont encore bien souvent contradictoires.

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12 novembre 2012 1 12 /11 /novembre /2012 00:15

 

LE MONDE QUANTIQUE.


Qu'est-ce que la physique quantique ?


On appelle "physique quantique" un ensemble de théories physiques nées au XXème siècle après la découverte de la "constante de Plank".


Max_Planck.png
(Max Plank)

Max Plank a étudié le rayonnement du "corps noir", il voulait calculer de façon théorique les échanges d'énergie d'émission et d'absorption du spectre lumineux dans une cavité chauffée...

Il voulait comprendre pour quelles raisons cette lumière (un rayonnement électromagnétique)  aussitôt apparue et aussitôt absorbée par les parois... c'était un problème insoluble, insoluble dans le cadre statistique et classique....

Plank a alors émis l'hypothèse selon laquelle les échanges d'énergie arrivant de façon discontinue devaient se faire par "grains" par "paquets" d'énergie et de cette façon les "grains" pouvaient rester proportionnels aux fréquences de ce rayon lumineux.
 
Il a travaillé sur son hypothèse et il a confirmé que les échanges (les actions) étaient constants et c'est devenu "une constante fondamentale" désormais appelée "constante de Plank"
 

"quantum" au singulier et "'quanta" au pluriel signifie "quantité" en latin.
 

"quantum d'action d'énergie" est employé pour désigner "la plus petite quantité".... c'est une discontinuité élémentaire d'une grandeur quantifiée en particules de l'énergie.
 

La physique quantique est fondée sur la théorie des quanta et c'est la première base de cette théorie dans laquelle vous baignez tous en ce moment avec toutes les dernières découvertes et tous les appareils dernier cri !
 

La théorie des quanta suppose que la lumière et l'énergie se manifestent par petites quantités discontinues (des particules).
 
Le terme quantique s'emploie avec la physique mais aussi avec la mécanique.... une théorie qui décrit le monde à des échelles submicrométriques.

Pour que ce soit simple, il suffit de retenir que le mot "quantique" concerne les échelles microscopiques de l'énergie et que les valeurs sont bien définies quand les échanges se font par "paquets indivisibles"
 

Il a fallu inventer ces nouveaux mots pour désigner des faits qui sont inexplicables en physique classique comme l'effet photoélectrique, les contradictions du rayonnement du corps noir.


Werner_Heisenberg.jpg
(Werner Heisenberg)

Elle a pris de l'ampleur vers 1920 sous l'impulsion de Werner Heisenberg, un physicien allemand, Erwin Schrödinger et Louis de Broglie, un français.

Erwin_Schrodinger.jpg
(Erwin Schrödinger)

C'est de Brooglie qui a émis l'idée qu'une longueur d'onde pouvait être associée à tout objet physique en redéfinissant "une taille" caractéristique en dessous de laquelle tout objet devient quantique.

 
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(Louis de Broglie)

Ensuite, Heisenberg et Schrödinger ont développé en parallèle 2 formalismes différents mais "équivalents".
 
Schrödinger a introduit la notion d'onde selon laquelle une particule n'a plus de position définie mais on peut la retrouver à un autre endroit et Heisenberg a mis en évidence les inégalités (ou principe d'incertitude) comme conséquence de cette notion d'onde.

Heisenberg et Schrödinger ont trouvé un comportement ondulatoire ou corpusculaire des objets physiques, principalement les particules de lumière.


La physique quantique est un domaine qui échappe au sens commun, elle est intimement liée au monde microscopique qui nous entoure.

 
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  • Tenir un blog me permet de découvrir une autre facette de l'amitié!
 Passionnée d'Histoire, curieuse des "pensées" philosophiques et scientifique de formation, j'aime aussi tenir compte de l'actualité.
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MAINS-BOUGIE.jpg


Pour ces petits anges qui n'ont rien demandé .

Cet homme marche, marche, marche...
Il marche pour nos petits anges atteints de la mucoviscidose, pour relier ceux qui souffrent et ceux qui cherchent à les aider.
 Un jour l'amitié demande à l'amour :
"A quoi peux-tu bien servir?"
L'amitié lui répond :
"Je sers à sécher les larmes que tu fais couler!"

Que ce marcheur ne s'arrête jamais...
Jamais... Tant qu'il n'y aura pas une solution.


L'amitié

L'amitié, vue de loin ressemble à un diamant mais, quand on l'approche, c'est une illumination de larmes de joie qui brille dans les yeux de l'autre.

 

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