Physique quantique et ses mystères

  • jasper

    Membre
    27 juillet 2020 à 23 h 35 min

    @yugen c’est exactement la question : est-ce vulgarisable sans mathématiques ? c’est pas sûr.

    Ca fait quand même plus de 100 ans que personne n’y comprend rien, mais qu’on utilise la mécanique quantique dans plein de trucs au quotidien….

  • jasper

    Membre
    27 juillet 2020 à 23 h 48 min

    @yugen normalement, en admettant deux ou trois trucs ‘les yeux fermés’, tu arrives à comprendre pas mal de concepts de la mécanique quantique sans partir dans les grosses équations, et donc par la vulgarisation. Mais on arrive de temps en temps à des endroits ou ça coince, et là, il faut croire.

    Mais il y a d’autres domaines dans lesquels on arrive au bout des explications, et où il faut a un moment ou un autre ‘croire’. C’est le principe de la science de vérifier que ce qu’on ‘croit’ est juste. Ca s’appelle passer de la protoscience à la science.

  • Membre Inconnu

    Membre
    28 juillet 2020 à 17 h 52 min

    Salutations,

    @RoseDesVents Merci pour le document que tu as partagé, il est vraiment bien !

    @jasper Je ne partage pas vraiment ton avis, même si ce que tu exprimes est la position la plus répandue chez les physiciens. En physique, le raisonnement mathématique portera surtout sur la fonction des choses. Le raisonnement conceptuel portera sur la nature des choses. Les wittgensteiniens diront sans doute que le second champ d’investigation n’est pas du domaine de la science, et qu’il se borne à la philosophie ou à l’épistémologie.

    Sauf que “particule” (par ex) EST un CONCEPT. Même chose pour “photon”, qui est une “particule”. Et qui n’est absolument pas “matérielle”, car ça correspond à un quantum d’énergie. Et c’est quoi, un quantum d’énergie ? Ton onde se déplace en spirale. Pour que ça soit plus facile à visualiser, on va l’écraser en 2D, puis l’étirer pour obtenir une onde sinusoïdale.

    Tu as donc des crêtes et des creux. Et plus les crêtes sont élevées, plus l’amplitude de l’onde est importante. Une crête et un creux se déplacent de manière cyclique (on appelle ça une phase). Et comme ça se déplace heu… à la vitesse de la lumière… hé bien c’est un peu chaud pour la localiser. Et c’est ça, qu’on appelle “particule” ou “photon”… Donc en mécanique quantique, on recourt aux probabilités pour tenter de localiser un “photon”. La page wikipédia donne un bon aperçu de ce qu’est l’amplitude de probabilités :

    https://fr.wikipedia.org/wiki/Amplitude_de_probabilit%C3%A9

    Suis-je passé par un quelconque formalisme mathématique pour expliquer ça ? Non. Et – je l’espère – tout le monde a compris de quoi il s’agissait. Même chose pour l’électron, qui est également une onde. Il y a donc une longueur d’onde, une fréquence, etc. Quand l’onde se rapproche d’autres électrons, sa longueur d’onde va se contracter en un point, et là nous parlerons de “particule”. On peut imaginer qu’il n’y a qu’une crête et qu’un creux, qui tournent en spirale sur eux-mêmes. D’où le principe de dualité onde/corpuscule, mais qui n’est pas aussi étrange que ça. Et pareil, je n’ai pas eu besoin de passer par les mathématiques pour en expliquer le principe.
    (La chose a été constatée avec l’expérience des fentes de Young pour les ondes électromagnétiques)

    Lorsque deux “particules” sont intriquées, qu’est-ce que ça signifie ? Imagine deux types ondes, qui seraient comme “soudées” entre elles, totalement synchro. Nous observons déjà ce genre de choses avec divers phénomènes de résonance. Si tu mets deux verres en résonance, ils réagiront de la même manière, en même temps. En produisant un même son (pourquoi pas). Sauf que là, nous ne comprenons pas ce qui crée cette résonance, et ce qui intrigue, c’est l’espace qui peut les séparer (qui peut être colossal). On en déduit un principe de non-localité, mais peut-être qu’il y a d’autres espaces-temps à prendre en compte. Peu de physiciens s’aventurent sur cette voie actuellement, mais c’est une piste qui satisferait le principe de localité tel qu’il a été défini par Einstein : un objet ne peut être influencé que par son environnement immédiat. Toute la question est de savoir si cet environnement se borne à l’Univers obervable (qui est – nous le savons – ridicule par rapport à ce que représentent la “masse sombre” et “l’énergie sombre” ; encore deux concepts pour désigner des choses dont nous ignorons absolument tout).

    En outre, il ne faut pas nier la sociologie inhérente à toute communauté (qu’elle soit scientifique ou autre). Car décréter que ce domaine ne peut être étudié qu’en passant par la technique (outillage mathématique), et ce sans se soucier du sens, bon… On a un modèle mathématique qui décrit le processus de décohérence quantique (lorsqu’une “particule” cesse de se comporter de manière quantique – effet tunnel, intrication, etc.) Et il est bon, il a pu faire des prédictions, il a été validé expérimentalement. Sauf que… Personne ne sait pourquoi ça fonctionne ! C’est là où l’on commence à voir les limites de la méthode. Et factuellement, ne serait-ce que pour comprendre la force de gravitation à l’échelle quantique, ça piétine depuis les années 70. Et aujourd’hui, bcp de physiciens se complaisent dans cette situation, car cela leur permet de travailler légitimement sur leurs propres modèles, sans risquer un changement de paradigme qui irait mettre leur taff à la poubelle. On a donc plein de modèles c’est cool, mais du point de vue de la compréhension, concrètement, il n’y a rien de neuf.

    Comme Albert Einstein, va peut-être falloir retourner aux concepts, en inventer des nouveaux, proposer de nouveaux paradigmes, faire un travail épistémologique qui n’apportera aucun prix Nobel, mais qui fera avancer la science. Là, chacun défend son égo, son intérêt, sa carrière… Heureusement, il y a des exceptions, mais bon… Je constate que l’effort est dirigé là où notre aura est la plus susceptible de briller… Comme l’intrication quantique, des modèles cosmologiques, et j’en passe… Alors que pour l’effet photoélectrique, avec les avancées de la physique quantique, nous savons que le modèle d’Einstein, qui lui a valu un prix Nobel, n’est pas parfait… Ce qui ne nous empêche pas de monter des panneaux photovoltaïques ^^ Même chose pour ce qui est de comprendre le principe d’inertie d’un point de vue “quantique”. C’est l’obscurité totale, car investiguer sur ce qu’est le temps, est laissé à l’abandon. Seul Etienne Klein fait le job, avec ses livres de vulgarisation, mais ça n’a aucun impact au niveau de la technique et de la recherche. Bref, faut quand même se méfier sur ce qui est dit ici ou là. Feynmann déplorait cette situation, car les mathématiques modélisent, mais n’expliquent pas (cf mon exemple sur le principe de décohérence quantique).

    @Yugen Ce que tu demandes est compliqué, car pour ce qui est de la physique quantique, l’approche conceptuelle a été abandonnée. Or c’est cette approche qui permet d’expliquer et de donner du sens, même à des profanes. Ce qu’a fait Einstein avec son livre sur la relativité restreinte, par exemple. Il travaillait à l’ancienne. Les physiciens de la nouvelle génération ont totalement accepté d’être des “pythagoriciens”, sans même se soucier des questions philosophiques ou épistémologiques que ça soulevait. Et dans les faits, la recherche fondamentale n’avance pas des masses. Mais je t’invite à lire ma réponse faite à Jasper, il y aura peut-être des points qui t’aideront à y voir un peu plus clair.

  • sephorak

    Membre
    28 juillet 2020 à 22 h 11 min

    Carrément d’accord avec toi pour le narrateur, j’ai failli me pendre.😂

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 1 h 19 min

    @yugen et plus loin que la curiosité, y a quoi? 🙂

    Ce que j’ai ressenti jusqu’à présent dans ton questionnement, c’est une approche Newtonienne voir Laplacienne selon laquelle 1) tout est calculable 2)pour réduire l’incertitude il faut augmenter son savoir. C’est pour cela que je t’ai proposé une réflexion sur la perception de la réalité : il existe différentes approches, différents points de vue. En épistémologie aussi : plus tu vas t’informer plus tu vas te rendre compte de la notion de théories parfois qui se contredisent, parfois qui affinent une direction au détriment dune autre.

    En physique, il n’y a pas de théorie unificatrice, 2 théories coexistent : l’une permet d’envoyer des satellites en orbite terrestre l’autre de fabriquer des IRM. Elles ne disent pas la même chose et elles paraissent correcte toutes les 2 dans leur champs d’application.

    En matière de connaissances, plus tu vas loin et plus tu vas loin et plus t’as de questions… sans réponses ! Ce cheminement t’amènes sur la voie de l’humilité et l’acceptation des limites de la science et aussi des limites de sa méthodologie : puisqu’on est dans une science expérimentale, n’est validé que ce qui est enregistrable, une fois que c’est capté, reste à lui donner du sens. Ce sens est fortement corrélé à notre propre système sensoriel et donc on est amené à se poser aussi des questions sur notre lien à l’extérieur de ce qui est nous : la réalité et comment on interagit avec elle. Ainsi par exemple, en matière de captation visuelle en dessous de (je ne me souviens plus) x miliseconde d’exposition à une image, si elle est trop rapide, elle ne vient pas dans notre champs de conscience. On a donc une perception partielle de la réalité..

    Pour en revenir aux sciences, pourquoi pas les probabilités : tu as la probabilité des évènements (selon une certaine théorie), c’est la statistique fréquentiste qui évalue la vraissemblance des réultats x dans le cadre de l’hypothèse H = méthode scientifique et objective. Mais il existe une approche différente qui est la probabilité des théories au vu de certains évènements, c’est la statistique bayésienne qui évalue la plausibilité de l’hypothèse H au vu des résultats x = méthode subjective avec ajustement des à priori. Ces 2 approches cohabitent aussi dans le monde de la statistique.

    Dans tous les domaines des sciences il y a des théories avec une vivance, dans le sens qu’elles sont adoptées à une certaine époque, gardée ou non selon l’évolution.

    Ainsi, je ne peux répondre à tes questions sur les variables cachées que l’on aurait à découvrir : c’est une vision des choses, il en existe d’autres. De ce que je comprends de mes lectures d’expériences élaborées en laboratoire dans des conditions standardisées, il y a des procédés stochastiques que l’on ne peut pas prévoir. En génétique, on ne pense plus que l’hérédité est l’expression de la transmission des gènes. Il est admis qu’il ya dans le développement des individus une part environnementale,spontanée et stochastique.

    Voilà, je ne réponds pas à tes questions, pas parce que je les éludent mais parce que ce n’est pas mon approche, d’ailleurs j’y réponds mais mes réponses ne satisfont pas ton attente alors tu restes en attente(et surtout pas parce qu’elles me semblent sans intérêt !!)

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 14 h 48 min

    @Yugen @Deskjet Je me permets de nuancer ton dernier message, enfin si tu le souhaites…
    Sinon, bah tu n’es point obligée de me lire 😉

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    ” C’est pour cela que je t’ai proposé une réflexion sur la perception de la réalité : il existe différentes approches, différents points de vue. “

    => De plus en plus, nous tendons vers l’approche structuraliste. Ce n’est pas le socle philosophique qui est le plus partagé parmis les scientifiques, mais dans le domaine de la physique, ça fait son chemin (notamment grâce à Aurélien Barrau). Imagine un cylindre. Celui qui arrive sur le côté affirme que l’objet est un cercle. Ce qu’il dit n’est pas en contradiction avec ce qu’il voit : c’est donc une vérité. Celui qui arrive en face affirme que l’objet est un rectangle. Même chose, il n’y a aucune contradiction à lui objecter, et ce qu’il dit est vrai.

    Or, nous avons ici deux vérités qui semblent contradictoires, car un objet ne peut être à la fois un cercle et un rectangle. Comme nous connaissons déjà la solution à ce paradoxe, sa résolution paraît assez simple. Mais quand on y est confronté pour la première fois, on en chie toujours un peu héhé… Ce genre de choses est légion dans le domaine des sciences, et c’est le rôle de l’épistémologie (ou de la philosophie) que de tenter de résoudre ces paradoxes.

    Ainsi, celui qui a une vision d’ensemble, affirmera que l’objet est un cylindre, et ce sera aussi une vérité. Mais comme cette vérité résout le paradoxe de nos deux points de vue précédents, elle sera plus “pertinente” que les deux autres. Il ne s’agit donc pas ici de tomber dans le relativisme, tous les points de vue ne se valent pas. Et cela peut heurter notre rapport idéaliste à la vérité. Autrement dit, dans le milieu de la recherche, il peut y avoir plusieurs modèles, plusieurs systèmes de pensée, et s’ils sont bien ficelés, ils diront tous des choses vraies. Mais cela ne signifie pas pour autant qu’ils sont sur un pied d’égalité, il y en a qui sont plus pertinents que d’autres.

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    ” En physique, il n’y a pas de théorie unificatrice, 2 théories coexistent : l’une permet d’envoyer des satellites en orbite terrestre l’autre de fabriquer des IRM. Elles ne disent pas la même chose et elles paraissent correcte toutes les 2 dans leur champs d’application. “

    Il est vrai qu’en raison du phénomène de décohérence quantique, nous avons tendance à mettre une frontière entre le domaine quantique et le domaine macroscopique. Cette frontière est pédagogique, c’est pour éviter les mauvaises interprétations. Genre voir des quidams qui nous parleront de “médecine quantique” (arf, ça ne marche pas du tout lol) Car s’il y a bien des phénomènes de non-localité, d’intrications (etc.) à l’échelle quantique, cela n’est pas du tout le cas à l’échelle macro.

    Ceci étant dit, la réalité du terrain est beaucoup plus subtile que ça. Car il est tout à fait possible d’observer à notre échelle des phénomènes d’origine quantique. C’est le cas par exemple des supraconducteurs. On étudie les phénomènes de lévitation, on modélise la structure des électrons, et c’est tout un pan de la recherche qui est en cours d’investigation. Pour ma part, je me suis intéressé à la chimie, qui est aussi d’origine quantique. C’est un peu côton, je vais juste donner un exemple.

    La matière est formé de protons et de neutrons. Jusque-là, tout va bien. Proton et neutron sont formés par trois types de quarks, et qui ont des tiers de charge. Et quand ils sont combinés, le proton est bel et bien lié à un électron (une charge). Or, les quarks sont eux-mêmes liés par des anti-quarks, ce qu’on appelle des mésons. Il y en a différents types, et ils n’arrêtent pas d’échanger entre eux. Un proton peut devenir un neutron, et vice versa, super rapidement. Les “particules” ne sont pas aussi “rigides” et “fixes” qu’on pourrait l’imaginer !

    Les mésons peuvent se retrouver dans des états superposés, auquel cas on va se retrouver avec un neutron qui aura la masse d’un proton, c’est-à-dire un cation ! Un proton qui a perdu sa charge électrique. Vice-versa pour l’anion. Selon la structure atomique, il y aura plusieurs couches d’énergie. Par exemple, l’oxygène possède 8 protons, liés à 8 électrons, disposés dans 2 couches : 2 & 6. La dernière couche (6) qui est en contact avec les autres couches, s’appelle la couche de valence. Pour l’aluminium, nous avons 3 couches : 2 ; 8 ; 3 (13 électrons en tout). Et là, dans cet exemple, il y a un truc fun.

    Car la couche de valence de l’oxygène (6) est un multiple de celle de l’alu (3). Et que se passera-t-il ? Hé bah c’est exactement lorsque que tu frappes une corde de piano dans les graves. Si tu tapes le LA 220 hz, tous les multiples de 220 hz vont se mettre en résonance (ce qu’on appelle les harmoniques). Heureusement, l’aluminium étant beaucoup plus massif et dense que l’oxygène, il ne se passera rien de dangereux. Mais si tu le réduits en poudre ultra fine, là l’aluminium explosera en contact de l’air ! C’est le même phénomène des soldats qui marchaient en cadence sur le pont de la Basse-Chaîne, la résonnance des pas a suffi à faire effondrer le pont ! Même phénomène avec un cristal, si on chope la bonne fréquence, on peut le casser. Et là, cela se passe à un niveau atomique.

    Et si les phénomènes macroscopiques sont étudiés de manière empirique avec la chimie, elles ont bel et bien une origine quantique, et qui est étudiée dans le cadre de la chimie quantique (qui n’est pas très connue du grand public). Et là, on entre dans un nouveau monde, c’est assez fascinant… On s’aperçoit que les frontières entre macro et micro sont très flous… Pour tenter de comprendre certains phénomènes relativistes à l’échelle quantique, c’est une approche qui me semblait pas mal, mais bon, bref… Dès que je parle de trucs qui me passionnent, il faut un fusil pour m’arrêter lol

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    ” Pour en revenir aux sciences, pourquoi pas les probabilités : tu as la probabilité des évènements (selon une certaine théorie), c’est la statistique fréquentiste qui évalue la vraissemblance des réultats x dans le cadre de l’hypothèse H = méthode scientifique et objective. Mais il existe une approche différente qui est la probabilité des théories au vu de certains évènements, c’est la statistique bayésienne qui évalue la plausibilité de l’hypothèse H au vu des résultats x = méthode subjective avec ajustement des à priori. Ces 2 approches cohabitent aussi dans le monde de la statistique. “

    => Ce sera sûrement objet de débats, mais j’ai beaucoup de mal avec l’approche exclusivement probabiliste. Car il est impossible d’établir des principes avec ça. Un principe n’est pas probabiliste, par définition. Et je ne parle même pas du bayésianisme… Qui repose sur le postulat – non prouvé – de la récursivité des événements… Je sais que c’est à la mode, mais j’ai l’impression que l’on redécouvre le platonisme…

    Partir de cette idée selon laquelle le réel obéirait à des modèles mathématiques abstraits, ce que Platon appelait les Formes intelligibles, bah il n’y a aucun lien de causalité entre un modèle et des faits. Et une fois que nous avons le modèle, cela ne nous explique pas plus le pourquoi des faits observés… Bon, ce sont souvent des matheux qui défendent ce genre de choses, ils prêchent pour leur paroisse, mais Platon a été critiqué par Aristote, qui n’est pas réputé pour être un fameux scientifique, mais qui a tout de même initié ce qui allait devenir la science moderne (en raisonnant sur les causes et non sur des modèles abstraits).

    Et en effet, le domaine quantique ne reposant que sur des formalismes mathématiques, je pense que c’est la raison pour laquelle nous peinons tant à les concilier avec la pensée d’Einstein, qui elle proposait de nouveaux concepts (comme l’espace-temps). Si un scientifique “bayésianiste” arrive à faire avancer le schmilblick, je me réaviserais peut-être, mais en attendant, je suis très perplexe ^^’

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    Fin ! A suivre… 😉

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 17 h 09 min

    @jasper

    Dans ce cas, il faut mathématiser le phénomène : en mettant un modèle
    mathématique en face du phénomène, et en vérifiant par des expériences
    que ça ne correspond pas trop mal,

    peut être que juste en changeant un peu de philosophie de base, et certains “paradigmes”

    on peut arriver au même résultat que par des outils mathématiques élaborés.

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 17 h 15 min

    @yugen

    salut tu dis ” Je ne comprends simplement pas – pour l’instant – en quoi on a prouvé l’absence de déterminisme”

    et bien parce que SI l’univers était déterministe, les particules ne feraient pas n’importe quoi

    mais auraient un comportement FIXé par certaines variables (les variables cachées)

    Mais justement on a dit que si ces variables cachées (1er groupe de paramètres) existaient alors ça entrainerait qu’un 2e groupe de paramètres (qui eux ne sont pas cachés mais bien

    mesurables) vérifierait les inégalités de Bell, ce qui n’est pas le cas…

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 20 h 18 min

    @norbert Non… Les particules ne font pas “n’importe quoi” ! 😉

    Une petite vidéo de vulgarisation sur ce qu’est le hasard en mathématiques :

    https://www.youtube.com/watch?v=2Wq6H8GMVm0

    Et pour l’absence de variables cachées, ce qui était considéré comme étant le plus indéterminé (désintégration nucléaire), a été l’objet d’un travail de longue haleine chez les scientifiques russes. Ils se sont rendus compte qu’il y avait un lien avec les cycles cosmiques…

    Dans leur papier, ils suggèrent à juste titre de repenser ou de revoir l’interprétation de Copenhague, car leurs travaux donnent raison à Einstein. Ceci est dit avec bcp de prudence, mais aucun labo en France ne semble intéressé par la cosmophysique.

    Quelques liens à creuser si ça t’intéresse :

    https://21sci-tech.com/articles/time.html

    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Simon_Shnoll

    http://shnoll.ptep-online.com/publications.html

    Les publications officielles sont en russe, dans le journal Physics-Uspekhi, apparues il y a quelques années. Mais sur Arxiv, il y a des résumés en libre accès. Tape ‘Shnoll’ dans la barre de recherche.

    https://arxiv.org/abs/physics/0504092

    ++

  • Membre Inconnu

    Membre
    30 juillet 2020 à 20 h 48 min

    @SeaYou

    🙂 merci pour tes précisions précisant quelques unes de mes imprécisions (totalement involontaires et corrélées à mon degré d’ignorance que j’assume, mais alors pleinement !! xD)

    Je ne sais pas si je suis d’accord, pour le moment j’ai peu d’avis, j’ai trop conscience de tout ce que je n’ai pas abordé ou que j’ai abordé sans comprendre. Si ce n’est sur les modélisations mathématiques qui effectivement disent peu du réel. Et des probabilités décorrélées des contextes.

    Et.. ton histoire de cycle cosmique… je n’arrive pas à y remettre exactement le contexte, mais je crois que c’est un Suisse amoureux des arbres Ernst Zurcher, qui évoque des liens entre les 2.

    PS : je l’ai retrouvé : https://www.youtube.com/watch?v=uh8VSQJaIOU c’est lui qui a écrit le livre “les arbres entre visible et invisible” (enracinement terrestre et enracinement cosmique)

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