Les champs

[entropik]

Bonsoir,
Une question me taraude à propos des champs. La mécanique quantique veut qu'il y ait des gravitons pour la force gravitationnelle et des gluons pour la force nucléaire forte. Récemment j'ai appris que les photons jouaient ce même rôle de particule messagère pour la force électromagnétique. Je savais bien qu'un électron émettait un photon en perdant de l'énergie et qu'un photon pouvait augmenter l'énergie d'un électron mais si le photon joue bien ce rôle de messager, il devrait être échangé entre 2 électrons pour expliquer leur interaction. Donc ma question est: il y a-t-il échange de photons entre les électrons et est-ce une condition pour qu'il y ait un champ électrique? J'aimerais qu'on m'aide à mettre les choses au clair avec le spectre électromagnétique. Il y a-t-il nécessairement échange de photons dans tout phénomène électromagnétique? On parles beaucoup des photons de la lumière visible, éventuellement des UV ou des rayons X mais il y a-t-il bien des photons pour toutes les autres longueurs d'ondes du spectre? Ainsi les ondes radios seraient aussi constituées de photons? Mais est-ce qu'on inclut l'aspect corpusculaire et ondulatoire quand on parle de photon? Il y a-t-il des ondes possédant un aspect corpusculaire ou ondulatoire plus marqué ou est-ce ces 2 aspects sont les mêmes pour toute onde? Parce-que je n'ai jamais entendu parler de photons dans un champ magnétique mais qu'il y a-t-il alors? Des ondulations pures? Un grand merci à celui qui remettra tout ça au clair

[flaja]

Bonsoir.
Il y a 4 interactions fondamentales :
interaction ............. charge ............. médiateur

gravitation ............. masse .............. (graviton)
électromagnétisme .. électrique .......... photon
faible .................... saveur .............. 3 bosons W
forte ..................... couleur ............. 8 gluons
qui sont toutes interprétées avec le même modèle

voir par exemple : http://physique.quantique.free.fr/chapitre%2012.htm

[Dominique Lefebvre]

Donc ma question est: il y a-t-il échange de photons entre les électrons et est-ce une condition pour qu'il y ait un champ électrique?

Non, le champ électrique est un objet physique généré par la présence d'une charge au moins. Ce champ existe même en l'absence de toute autre charge et donc en absence d'interaction.

Cependant, en mécanique quantique, on étudie (tu le sais peut être) l'interaction entre une particule et le champ qu'elle génére. Et là les choses deviennent plus compliquées (as-tu étudié la renormalisation?).

Il y a-t-il nécessairement échange de photons dans tout phénomène électromagnétique? On parles beaucoup des photons de la lumière visible, éventuellement des UV ou des rayons X mais il y a-t-il bien des photons pour toutes les autres longueurs d'ondes du spectre? Ainsi les ondes radios seraient aussi constituées de photons?

Absolument! Toute onde électromagnétique est porteuse d'une énergie quantifiée.

Cependant, tu sais que l'énergie portée par une onde est proportionnelle à sa fréquence. Plus la fréquence est faible, plus l'énergie est faible et la quantité de photons mise en jeux grande. Essaie de faire le calcul du nombre de photons d'une onde radio métrique...

Mais est-ce qu'on inclut l'aspect corpusculaire et ondulatoire quand on parle de photon?

Le photon n'est ni vraiment une onde, ni vraiment un corpuscule. On peut dire que c'est un champ électromagnétique quantifié, comme tous les objets quantiques d'ailleurs!

Il y a-t-il des ondes possédant un aspect corpusculaire ou ondulatoire plus marqué ou est-ce ces 2 aspects sont les mêmes pour toute onde?

Une onde n'a jamais un aspect corpusculaire: c'est une onde, c'est tout. En fait tu confonds sans doute avec la dualité onde/corpuscule des particules, comme on la présente à l'école. C'était du temps de de Broglie! En fait, les choses sont un peu plus compliquées mais beaucoup plus claires. Il ne faut pas voir une particule comme quelque chose qui serait de temps en temps une onde et de temps à autre un corpuscule....

La méca. quantique définit une particule comme un objet sans frontière bien nette, dont la présence dans une unité de volume quelconque de l'espace est donnée par une fonction de densité de probabilité. Cette fonction se propage comme une onde. Si l'on pousse à l'extrême, un électron remplit tout l'espace! Mais la probabilité de le retrouver là où le dit la mécanique classique est bien plus forte (et c'est un euphémisme) que celle de le retrouver à l'autre bout de l'univers, sauf si on est lecteur de Fondation, bien sur!

Il faut garder présent à l'esprit que ces concepts sont des modèles mathématiques, qui collent plutôt bien avec les résultats expérimentaux, mais qui ne sont pas la réalité.

[entropik]

Merci pour ces précisions mais elles ont crées chez moi une série de nouvelles interrogations.
Si on prend un électron seul, puisqu'il génère un champ il va émettre des photons. Mais s'il est vraiment seul, dans le vide parfait (même si ça n'existe pas) qu'est-ce qui va faire qu'il émettra des photons sur une longueur d'onde plutôt qu'une autre? Puisque je suppose qu'un électron ne peut contenir qu'une quantité d'énergie limitée, va-t-il dépenser immédiatement son énergie en envoyant des photons de courte longueur d'onde ou l'inverse?
Donc le fait qu'un électron ne peut s'empêcher de générer un champ et de fait dissiper son énergie expliquerait qu'on stocke difficilement l'électricité.
Ou alors as-t-on trouvé une astuce pour qu'une grande quantité d'électrons ne fassent que s'échanger des photons et pas les dissiper?
J'ai appris que les électrons voyageaient très lentement en électricité. Si bien qu'avec du courant alternatif, les électrons restent toujours dans un même zone. Cette nouvelle a profondément bouleversé mon idée du champ électrique. Donc à présent je suppose que le photon, en plus de sa tâche de messager, est la particule rapide qui transmet l'énergie d'électrons en électrons. Voilà qui expliquerait que l'électricité est aussi rapide que la lumière.

Mais je ne conçois pas encore clairement le procédé de rechargement des électrons. J'ai appris que le générateur fonctionne en faisant tourner un plaque circulaire (dans laquelle on envoie les électrons à recharger) dans un champ magnétique. Je comprend bien que le champ magnétique exerce un force sur les électrons de la plaque mais les photons du champ magnétique ne sont pas sensés devenir plus énergétiques parce que les électrons de la plaque tournent. Donc au niveau quantique, comment est-ce le mouvement de rotation de la plaque peut augmenter l'énergie des électrons?
Un ancien prof avait expliqué que la variation de l'intensité de courant était due à cette plaque circulaire, l'intensité étant maximum lorque la plaque est parallèle aux aimants et minimum lorsqu'elle est perpendiculaire. (Et donc la lumière des lampes n'est pas continue mais on ne le preçoit pas). Mais j'ai vu des schémas de générateur où la pièce centrale n'est pas plate et circulaire mais cylindrique. Quel est l'intérêt? A-t-on besoin d'avoir un courant d'intensité continue pour certaines applications?

Une autre chose m'intrigue: comment se fait-il que la lumière rouge qui est la moins énergétique des lumières visibles soit aussi celle qui attire le plus l'oeil alors que le bleu et le violet sont très énergétiques et nous semblent plutôt apaisant? Est-ce justement parce-que l'oeil perçoit mieux les grandes longueurs d'ondes? Ce serait pareil avec le son alors. Les basses nous font plus vibrer parce qu'on perçoit moins bien les hautes fréquences.

En fait je n'ai jamais vraiment étudié de mécanique quantique et mes études d'ingénieur ne me le permettront pas mais cela me passionne depuis un bout de temps. Seulement je me demande si cela vaut vraiment la peine de s'attaquer à l'énorme apprentissage mathématique requis. Au fait comment se déroulent les études de physique à l'université? Est-ce que tout les étudiants font un peu de quantique ou est-ce ce sujet n'est abordé que dans une section bien spécifique dans laquelle on commencerait par plusieurs années de maths poussées?

[Dominique Lefebvre]

Merci pour ces précisions mais elles ont crées chez moi une série de nouvelles interrogations.
Si on prend un électron seul, puisqu'il génère un champ il va émettre des photons.

Et pourquoi un électron non excité irait émettre des photons? Et quel rapport avec le champ électrique?

Mais s'il est vraiment seul, dans le vide parfait (même si ça n'existe pas) qu'est-ce qui va faire qu'il émettra des photons sur une longueur d'onde plutôt qu'une autre? Puisque je suppose qu'un électron ne peut contenir qu'une quantité d'énergie limitée, va-t-il dépenser immédiatement son énergie en envoyant des photons de courte longueur d'onde ou l'inverse?
Donc le fait qu'un électron ne peut s'empêcher de générer un champ et de fait dissiper son énergie expliquerait qu'on stocke difficilement l'électricité.
Ou alors as-t-on trouvé une astuce pour qu'une grande quantité d'électrons ne fassent que s'échanger des photons et pas les dissiper?

J'ai l'impression que tu penses qu'un champ électrique est provoqué par un électron (ou plusieurs) qui émettrai(en)t des photons. Mais j'ai sans doute mal compris!

J'ai appris que les électrons voyageaient très lentement en électricité. Si bien qu'avec du courant alternatif, les électrons restent toujours dans un même zone. Cette nouvelle a profondément bouleversé mon idée du champ électrique. Donc à présent je suppose que le photon, en plus de sa tâche de messager, est la particule rapide qui transmet l'énergie d'électrons en électrons. Voilà qui expliquerait que l'électricité est aussi rapide que la lumière.

Tu fais de sacrés mélanges de concepts , toi!!
Le courant électrique est du à une circulation d'électrons dans un conducteur. Ces charges circulent dans un réseau atomique ou moléculaire avec plus ou moins d'aisance (c'est la résistance...) mais les photons n'ont rien à voir là dedans!

Mais je ne conçois pas encore clairement le procédé de rechargement des électrons.

De quoi parles-tu? Les électrons ne sont pas une batterie. Leur charge est à notre connaissance invariable et immuable. Un électron ne se "décharge" pas et donc à fortiori, ne se recharge pas!

Une autre chose m'intrigue: comment se fait-il que la lumière rouge qui est la moins énergétique des lumières visibles soit aussi celle qui attire le plus l'oeil alors que le bleu et le violet sont très énergétiques et nous semblent plutôt apaisant?

C'est très subjectif, tout ça...

Ce serait pareil avec le son alors. Les basses nous font plus vibrer parce qu'on perçoit moins bien les hautes fréquences.

Les basses nous font plus"vibrer" parce que leur fréquence est plus proche de la fréquence de résonnance de nos cavités thoraxiques et abdominales.

En fait je n'ai jamais vraiment étudié de mécanique quantique et mes études d'ingénieur ne me le permettront pas mais cela me passionne depuis un bout de temps. Seulement je me demande si cela vaut vraiment la peine de s'attaquer à l'énorme apprentissage mathématique requis. Au fait comment se déroulent les études de physique à l'université? Est-ce que tout les étudiants font un peu de quantique ou est-ce ce sujet n'est abordé que dans une section bien spécifique dans laquelle on commencerait par plusieurs années de maths poussées?

Je suis issu d'écoles d'ingénieurs (bon d'accord avec un DEA de physique math). La méca quantique est à la portée intellectuelle d'un ingé. Malheureusement, sauf à rester dans les généralités de vulgarisation, on ne peut pas entrer dans le sujet sans étudier d'abord le formalisme mathématique. Mais tu sais, il n'est pas inaccessible! En t'y mettant sérieusement, en qq mois tu commences à comprendre le truc. En deux ou trois ans, tu maîtrises les outils. Quant à maîtriser la MQ, c'est une autre histoire...
Je ne sais pas pour la fac, mais j'ai abordé la MQ en 1ere année puis en école d'appli, là à haute dose. Mais bon, c'était mon choix...

[flaja]

Compléments :

Si on prend un électron seul, puisqu'il génère un champ il va émettre des photons.

-> interprétation perso. :
L'électron ne génère pas de champ (sauf au début de l'Univers quand il a été créé ?).
L'électron et son champ sont inséparables.
Le seul problème à résoudre est le déplacement du champ quand on déplace l'électron.
Quand on déplace un électron, on l'accélère et là il rayonne.
Mais il faut fournir du travail pour accélérer un électron.
L'électron par lui-même ne peut pas perdre d'énergie sans se détruire puisqu'il est une particule élémentaire.

Donc à présent je suppose que le photon,
est la particule rapide qui transmet l'énergie d'électrons en électrons.
Voilà qui expliquerait que l'électricité est aussi rapide que la lumière.

-> Oui, le potentiel dans un circuit se propage à la vitesse de la lumière. (U = -\sum E dl)

J'ai appris que le générateur fonctionne en faisant tourner un plaque circulaire
(dans laquelle on envoie les électrons à recharger) dans un champ magnétique.

-> C'est la Roue de Barlow

Pour générer du courant (alternatif) : on fait tourner un aimant devant 3 bobines,
ce qui crée simultanément 3 courants alternatifs déphasés de 1/3 de tour.
Quand on déplace un champ magnétique dans une boucle, la variation du champ crée une différence de potentiel.

A-t-on besoin d'avoir un courant d'intensité continue pour certaines applications?

-> on utilise un redresseur : pour l'électricité en électronique.

mes études d'ingénieur ne me le permettront pas

-> dans les écoles d'ingénieur, on étudie la mécanique quantique (première quantification),
de même en 1ère ou 2ème année de fac MP
car il y a des applications dans les semi-conducteurs.
et cela ne fait pas appel à plus des maths que les transferts de chaleur ou autres.

je me demande si cela vaut vraiment la peine de s'attaquer
à l'énorme apprentissage mathématique requis.

-> Pour passer à la seconde quantification, c'est énorme. Et ce sont des maths qui ne servent pas couramment ailleurs.

par contre il y a la compréhension philosophique qui est intéressante.
Voici des sites de vulgarisation :
http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageG00.html
http://www.motionmountain.net/detailedcontents.html
http://molaire1.club.fr/plan.html
http://particleadventure.org/

[Dominique Lefebvre]

D'abord j'aimerais qu'on me définisse précisément à partir de quand on considère un électron comme excité car pour moi les électrons sont toujours en mouvement sur leurs orbitales et même si on arrivait à en isoler, je pense que pour qu'une particule existe, elle doit bouger ou vibrer d'une façon ou d'une autre.

Pour répondre à cette question, il faut considérer l'ensemble noyau + électron(s) qui forme l'atome.

Prenons le cas simple de l'hydrogène: un noyau, un électron.
Dans l'état fondamental de l'atome, c'est à dire son niveau d'énergie le plus bas, l'électron orbite à une certaine distance du noyau (approxiamtion de la physique classique). L'électron possède une certaine énergie potentielle, qui est la référence.
Imaginons que l'électron interagit avec un photon. L'électron acquière une énergie potentielle supplémentaire qui provoque un éloigenement du noyau. Il change d'orbitale. Tu sais sans doute que cet électron ne peut pas passer sur n'importe quelle orbitale. Il lui faut suffisamment d'énergie et donc un photon de fréquence adéquate.
Un électron excité, c'est un électron dont l'énergie est supérieure à l'énergie potentielle qu'il possède dans l'état fondamental de l'atome.

En physique classique, rien n'oblige fondamentalement une particule au mouvement. En théorie quantique des champs, une particule est en fait une interaction entre deux ondes. Une "particule" dans ce cadre théorique est donc toujours en mouvement ou en vibration.

Je suis partis de la définition du champ électrique (càd la mesure de l'influence exercée à distance par des particules chargées) pour en déduire que toute particule chargée possédait un champ et comme il n'est pas précisé que cette particule doit être excitée, j'ai alors supposé qu'un électron seul possédait un champ et donc émettait des photons.

- la définition d'un champ électrique n'est pas "la mesure de l'influence exercée à distance par des particules chargées".
- une particule chargée ne "possède" pas un champ: elle créée ou génére un champ.
- un électron isolé génére un champ, ce n'est pas pour autant qu'il génére un photon.

Après ces remarques, je pense qu'il est nécessaire de rappeler les définitions:

- il faut voir un photon comme un quantum d'énergie. ce n'est pas vraiment une particule, si tu emplois le mot "particule" au sens mécanique du terme. Un photon est défini par son énergie et sa quantité de mouvement. Il faut se souvenir que la masse au repos d'un photon est nulle (mais il n'existe aucun référentiel dans lequel un photon soit au repos...)

- un champ électromagnétique est un objet physico-mathématique qui est généré par une particule chargée et qui supporte les interactions. Néanmoins, une particule chargée produit un champ électromagnétique en dehors de toute interaction avec une autre particule. Tu sais définir un champ électrique généré par un électron, non! Sans qu'il soit besoin de la présence d'une autre charge....

- il faut distinguer les champs créés par des charges "immobiles"et ceux créés par des charges mobiles.

- On peut même étudier un champ sans la présence d'une moindre charge (on considère qu'elles sont placées à l'infinie). Un champ sans charge, c'est une onde. Du moins, il se propage comme une onde. Pour t'en convaincre, prends les équations de Maxwell, qui définissent le champ électromagnétique et pose epsilon=0 (densité de charge) et j=0 (densité de courant). Tu obtiens les équations bien connues div(B) =0, div(E) =0 , rot(E) = -dB/dt et rot(B) = eu*dE/dt.

Si tu cherches l'EDP (équation aux dérivées partielles) qui est satisfaite par chaque champ E et B, tu tombes sur l'équation d'Alembert, qui définit la propagation du champ électromagnétique. Les solutions de cette équation sont des ondes progressives.

[Dominique Lefebvre]

Et les ingénieurs de l'état ont leurs écoles militaires bien à part.

Les ingénieurs de l'état, en France, ne sont pas tous militaires! je dirais même que nous sommes une minorité (c'est mon cas, du moins jusqu'à assez récemment...). Les ingénieurs des Mines, des Ponts et autres corps sont des civils (au sens de l'opposition civil/militaire).

J'avais entendu parler d'une simulation qui avait pour but d'expliquer pourquoi le rideau se colle à nous quand on prend une douche. Elle avait duré très longtemps, celui qui la menait avait fait des tas de calculs et au final aucune explication claire et probante n'en était sortie.

L'objet d'une simulation n'est pas d'expliquer un phénomène, c'est d'en confirmer l'explication proposée.
Pour construire une simulation, tu dois élaborer un modèle physique du phénomène que tu étudies. Et donc, le préalable à la simulation est de disposer d'une explication au phénomène. La simulation te permet de valider ton explication par une sorte d'expérience virtuelle. Elle te permet de fixerlesbornes de validité, de déterminer les paramètres influents, etc.

C'est justement l'aspect pratique des maths qui m'attire, c'est leur capacité à expliquer des mécanismes imperceptibles avec nos sens -si souvent trompeurs-, interpréter objectivement ce qui est invisible et nous aider à prendre conscience que ce que l'on perçoit et ce que l'on est n'est qu'une infime partie de ce qui existe.

Si je lis bien ce que tu écris, je ne suis pas vraiment d'accord.
Les maths n'ont jamais expliquer un phénomène physique, quelqu'il soit. Ce qui "explique" un phénomène c'est un modèle physique, qui met en oeuvre des outils mathématiques. Je mets "explique" entre guillemets parc eque la physique n'explique pas le monde. Elle produit des théories, des modèles qui tentent de reproduire au plus près de la réalité expérimentale le monde que nous percevons. Un modèle n'est pas une explication. Il dit simplement "je constate que cela se produit comme si...".

[entropik]

L'électron acquière une énergie potentielle supplémentaire qui provoque un éloignement du noyau

C'est bien ce que je pensais, donc l'énergie que porte un électron peut varier (tout comme celle du photon). Ainsi c'est bien l'énergie que porte l'électron en son sein qui est employée lorsque qu'on allume une lampe et il doit bien être rechargé (ou "reénergisé" si vous préférez)

En théorie quantique des champs, une particule est en fait une interaction entre deux ondes.

Cela inclut toute particule? Donc les neutrons, protons, gluons, neutrinos,... sont des interactions entre 2 ondes? Mais alors comment sait-on entre quelles ondes? J'ai toujours pensé qu'à un photon correspondait une seule longueur d'onde et une seule fréquence. S'il y en a deux comment fait-on? On fait la somme? J'ai du mal à imaginer. Si je prend un photon d'une lumière verte, comme c'est une couleur fondamentale, elle ne peut pas être une superposition de 2 autres couleurs donc il ne pourra lui correspondre qu'une seule onde dans le domaine visible du moins. Mais qu'entend-t-on par interaction entre deux ondes? Qu'est-ce que ça représente "concrètement"? Un échange d'énergie? Un équilibrage entre 2 ondes de fréquences différentes? Ca ne semble pas avoir de rapport avec le principe de superposition quantique puisqu'il précise bien que l'état de position doit être représenté comme une somme d'un nombre infini de vecteurs.

- la définition d'un champ électrique n'est pas "la mesure de l'influence exercée à distance par des particules chargées".

Donc la définition de Wikipédia: "Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées électriquement." est erronée?

- un électron isolé génére un champ, ce n'est pas pour autant qu'il génére un photon.

Donc si je vous suis bien cela voudrait dire qu'un champ généré par un électron au repos ne possède aucune énergie (puisqu'il ne possède pas de photon et que le photon est un packet d'énergie élémentaire)? Mais alors comment fait-on pour le détecter? Je vois mal comment on peut différencier un champ sans énergie de pas de champ du tout. Mais j'imagine que l'on affirme cela rien qu'en sachant qu'il y a une particule chargée, ainsi le champ ne deviendra quantifiable (on pourra y détecter des photons) que lorsque une deuxième particule chargée sera placée dedans. Mais faut-il qu'une particule soit chargée pour subir l'influence d'un champ? Cela dépend sûrement de la particule mais prenons un atome avec plusieurs électrons mais électriquement neutre, sera-t-il influencé?
Je suppose dons qu'on a définis l'espace occupé par un champ (généré par une particule chargée au repos) en examinant à partir de quand la 1ère charge exerçait une influence sur l'autre. Mais j'ai lu dans un article qu'en MQ cette distance peut varier! Et on a même déjà vu des électrons qui s'attiraient. Ainsi la mesure de l'espace occupé par un champ n'est qu'une probabilité...

- il faut distinguer les champs créés par des charges "immobiles"et ceux créés par des charges mobiles.

Justement les premiers sont des champs électriques et les seconds des champs magnétique il me semble mais étant donné que tout champ magnétique est généré par un courant et que tout courant n'est qu'une conséquence d'un champ électrique, on ne peut avoir de champ qui soit purement magnétique si?
Mais est-ce qu'un champ électrique pur peu être quantifié par des photons de la même façon que tout champ électromagnétique?

- On peut même étudier un champ sans la présence d'une moindre charge (on considère qu'elles sont placées à l'infinie). Un champ sans charge, c'est une onde. Du moins, il se propage comme une onde.

Je suis assez troublé par ces nouvelles informations, comment est-ce que rien (aucune charge) peut engendrer quelque chose (une onde de surcroît)? C'est peut-être arrivé une fois pour les adepptes de la Création) mais je n'y crois pas, pour moi rien ne vient de rien... Mais rassurez moi: si un champ généré par rien est une onde, un champ généré par une charge reste un onde?

Pour t'en convaincre, prends les équations de Maxwell, qui définissent le champ électromagnétique et pose epsilon=0 (densité de charge) et j=0 (densité de courant). Tu obtiens les équations bien connues div(B) =0, div(E) =0 , rot(E) = -dB/dt et rot(B) = eu*dE/dt.

Je n'ai pas vu la dernière à mon cours et je ne vois donc pas ce que représente le eu mais pour moi les autres tenderaient plutôt à me convaincre que lorsque les densités de charges et de courant sont nulles, il ne se passe rien puisque les divergences sont nulles et même si les rotationnels sont bien là, rien ne me dit que E et B existent. Désolé je ne suis pas convaincu.

Si tu cherches l'EDP (équation aux dérivées partielles) qui est satisfaite par chaque champ E et B, tu tombes sur l'équation d'Alembert, qui définit la propagation du champ électromagnétique. Les solutions de cette équation sont des ondes progressives.

Qu'est-ce qu'une onde progressive? Enfin si c'est trop long, je vais bientôt avoir un chapitre sur les ondes donc je verrai ça. Je ne me souviens pas avoir vu les équations d'Alembert je ne sais pas si c'était au programme mais je me pose des questions sur la propagation des ondes. Voilà ma conception (sûrement fausse): plus la longueur d'onde est petite, moins les ondes se propageront sur une longue distance et plus vite elles perdront leur énergie en chemin. A l'inverse plus la longueur d'onde est grande plus la propagation se fait sur de longues distance et plus longtemps l'énergie est conservée. C'est ainsi que je m'explique que nous utilisons les plus grandes longueurs d'ondes pour les communications entre pays et d'autres un peu plus petites pour les communication à l'intérieur du pays.

Malgré vos explications je n'arrive toujours pas à concevoir comment ça se passe en réalité. La notion de différence de potentiel me trouble lorsque je tente de l'appliquer au système électrique d'un pays. Je comprend bien qu'on prenne une petit décharge lorsqu'on touche un système métallique parce-que j'ai pu ou le système a pu se charger électriquement en captant des électrons lors du frottement avec l'air. Ensuite que la nature tende toujours à équilibrer tout je l'ai bien compris. Mais comment fait-t-on pour créer et maintenir une différence de potentiel autrement plus énorme dans un immense réseau câblé?
Serait-ce cette fameuse roue de Barlow la responsable? L'utilises-t-on dans toutes les centrales électriques? Je ne vois pas comment une différence de potentiel se crée dans un tel système.

-> C'est la Roue de Barlow
Pour générer du courant (alternatif) : on fait tourner un aimant devant 3 bobines,
ce qui crée simultanément 3 courants alternatifs déphasés de 1/3 de tour.
Quand on déplace un champ magnétique dans une boucle, la variation du champ crée une différence de potentiel.

Je ne savais que ça s'appelait ainsi, on me l'a présenté sous le nom de "moteur électrique" et lors de l'explication il n'y avait que 2 bobines. Aussi je ne sais toujours pas ce qu'est une phase malgré mon cours d'élec (faut dire que le prof est presque aussi brouillon que celui de physique de l'année passée, voilà qui explique en partie que je n'y comprend pas grand chose). Il paraît que c'est compliqué, c'est tout ce que j'en sais...

[entropik]

Si je lis bien ce que tu écris, je ne suis pas vraiment d'accord.
Les maths n'ont jamais expliquer un phénomène physique, quelqu'il soit. Ce qui "explique" un phénomène c'est un modèle physique, qui met en oeuvre des outils mathématiques. Je mets "explique" entre guillemets parc eque la physique n'explique pas le monde. Elle produit des théories, des modèles qui tentent de reproduire au plus près de la réalité expérimentale le monde que nous percevons. Un modèle n'est pas une explication. Il dit simplement "je constate que cela se produit comme si...".

Il est vrai qu'à l'origine le mot explication signifiait: développement destiné à éclaircir le sens. Et je veux bien croire que la physique s'attarde rarement à chercher un sens, tâche qu'elle laissera plus volontiers à la philosophie et aux religions. Mais depuis un deuxième sens au mot s'est ajouté et est plus fréquemment employé pour désigner ce qui rend compte d'un fait, ses motifs et ça c'est la causalité, qui me semble occuper une grande place en physique. On disait que la science s'occupait du "comment" et la religion du "pourquoi". Maintenant je trouve que ça se confond de plus en plus. Bien sûr il y a toujours un pourquoi ultime auquel seule la religion prétend répondre. Mais le pourquoi remplace souvent le comment et la différence n'est pas toujours claire. Par exemple quand on dit: "pourquoi la nuit est noire?". On répondra la même chose qu'au "comment ça se fait" en expliquant l'expansion de l'univers avec la relativité générale. Sauf que le pourquoi aura plutôt tendance à entraîner une série d'autres pourquoi jusqu'aux pourquoi ultime: pourquoi l'univers a-t-il été crée?, pourquoi on est là?, pourquoi les choses sont comme ça et pas autrement?, pourquoi 4 forces élémentaire et pas 5? pourquoi 4 dimensions et pas 20?... auquel la science ne peut répondre bien que des éléments de réponse se dégagent. Mais j'ai compris votre idée, il y a et il y aura fort probablement toujours des incertitudes qui font que la théorie ne s'accorde jamais parfaitement avec la pratique, une explication n'est jamais qu'une approximation de la réalisation d'un phénomène. C'est embêtant d'un côté mais de l'autre qu'est-ce qu'on s'ennuyerait dans un monde entièrement déterminé où la surprise n'existerait plus.

[anima]

Il est vrai qu'à l'origine le mot explication signifiait: développement destiné à éclaircir le sens. Et je veux bien croire que la physique s'attarde rarement à chercher un sens, tâche qu'elle laissera plus volontiers à la philosophie et aux religions. Mais depuis un deuxième sens au mot s'est ajouté et est plus fréquemment employé pour désigner ce qui rend compte d'un fait, ses motifs et ça c'est la causalité, qui me semble occuper une grande place en physique. On disait que la science s'occupait du "comment" et la religion du "pourquoi". Maintenant je trouve que ça se confond de plus en plus.

Petite annotation perso, ici (en Angleterre), il est possible d'étudier à la fois la physique et la philo en université. C'est d'ailleurs ce que je ferai l'an prochain. C'est grâce à des agrandissements d'esprit tels que les scientifiques ne se cloîtrent plus dans le "comment". Tout se rejoint, au final. Il n'y a pas de "ça, c'est de la science" non plus, car la définition des théories et modèles, on la doit à notre cher...Hume. Descartes. Kant. Spinoza. Feyerabend. Popper.

Bien sûr il y a toujours un pourquoi ultime auquel seule la religion prétend répondre. Mais le pourquoi remplace souvent le comment et la différence n'est pas toujours claire. Par exemple quand on dit: "pourquoi la nuit est noire?". On répondra la même chose qu'au "comment ça se fait" en expliquant l'expansion de l'univers avec la relativité générale.

C'est pas le but de la raison?

Sauf que le pourquoi aura plutôt tendance à entraîner une série d'autres pourquoi jusqu'aux pourquoi ultime: pourquoi l'univers a-t-il été crée?

La métaphysique ne fait pas vraiment partie ni de la philo, ni de la science. C'est un peu à la base un délire de fou en surdose de cafféine...

pourquoi on est là?

Idem. Je ne reviendrais pas là dessus, ça ne touche ni à la philo (sauf métaphysique) ni à la science

pourquoi les choses sont comme ça et pas autrement?

Bis

pourquoi 4 forces élémentaire et pas 5?

Qui sait...on en découvrira peut-être une cinquième? L'univers n'est pas figé, tout peut évoluer...Notre perception du monde aussi (c.f. Galilée, le monde était plat avant lui!)

pourquoi 4 dimensions et pas 20?

Le superespace est un délire de mathématicien en surdose de cafféine. D'accord pour un peu plus de dimensions, mais passer de 4 à 20 semble radical. Mais bon, il y A une théorie de supergravité (qui est un gros délire de matheux en manque, mais bon)

auquel la science ne peut répondre bien que des éléments de réponse se dégagent.

Normal, 3 des 5 questions n'étaient pas liées à la science mais à une spécificité de la philo...

Mais j'ai compris votre idée, il y a et il y aura fort probablement toujours des incertitudes qui font que la théorie ne s'accorde jamais parfaitement avec la pratique, une explication n'est jamais qu'une approximation de la réalisation d'un phénomène.

"On ne pourra jamais comprendre l'univers sans avoir toutes les cartes en main" - Franz Kafka

C'est embêtant d'un côté mais de l'autre qu'est-ce qu'on s'ennuyerait dans un monde entièrement déterminé où la surprise n'existerait plus.

Exact :we:

Superbe post, malgré les petites questions tordues

[Dominique Lefebvre]

Bonsoir,

Avant de répondre à tes remarques, j'aimerai insister sur un fait important: les théories physiques, théorie des champs, mécanique quantique, électrodynamique quantique, ne décrivent PAS la réalité! Elles ne donnent pas d'explication sur ce qu'est un phénomène physique. Elles se contentent de porposer un modèle dont les conséquences et les prédictions correspondent au mieux aux résultats expérimentaux. c'est important de s'en souvenir.

C'est bien ce que je pensais, donc l'énergie que porte un électron peut varier (tout comme celle du photon).

L'énergie d'un électron peut varier, tout à fait. Pas de manière continue, mais seulement discontinue. Chaque pas de variation correspond à un quantum d'énergie.
L'énergie d'un photon est entièrement déterminée par sa fréquence.

Ainsi c'est bien l'énergie que porte l'électron en son sein qui est employée lorsque qu'on allume une lampe et il doit bien être rechargé (ou "reénergisé" si vous préférez)

Lorsque j'allume une lampe, c'est un courant d'électrons qui échauffe un métal résistant en provoquant l'émission de lumière. Ce sont les atomes du filament qui, par excitation thermique de leurs électrons périphériques, produisent les photons qui t'éclairent.
Les électrons formant le courant électrique ne perdent pas d'énergie (dans le sens indiqué plus haut). Même si c'était le cas, je ne comprend toujours pas ton histoire de rechargement: où as tu entendu parlé de "recharger " ou de "réenergiser" un électron.
Tu dois savoir que l'état excité d'un électron est très transitoire (au mieux qq minutes dans les corps fluorescents). L'état par défaut d'un électron est celui de son énergie minimum.

Cela inclut toute particule? Donc les neutrons, protons, gluons, neutrinos,... sont des interactions entre 2 ondes? Mais alors comment sait-on entre quelles ondes?

Oui, dans la cadre de la théorie quantique des champs (TQC), n'importe quelle particule est le résultat d'interaction de champs (ou d'ondes).

J'ai toujours pensé qu'à un photon correspondait une seule longueur d'onde et une seule fréquence.

C'est vrai. Mais il ne faut pas que tu penses à un photon comme à une onde ou comme à une particule. Ces approches, utiles en physique classique pour traiter les problèmes de physique classique, ne sont plus applicables en TQC.

S'il y en a deux comment fait-on? On fait la somme? J'ai du mal à imaginer. Si je prend un photon d'une lumière verte, comme c'est une couleur fondamentale, elle ne peut pas être une superposition de 2 autres couleurs donc il ne pourra lui correspondre qu'une seule onde dans le domaine visible du moins. Mais qu'entend-t-on par interaction entre deux ondes? Qu'est-ce que ça représente "concrètement"? Un échange d'énergie? Un équilibrage entre 2 ondes de fréquences différentes? Ca ne semble pas avoir de rapport avec le principe de superposition quantique puisqu'il précise bien que l'état de position doit être représenté comme une somme d'un nombre infini de vecteurs.

Non, l'interaction des champs est un principe différent de celui de la superposition des états quantiques. Ce n'est pas vraiment le même domaine d'application... On ne parle pas de la même chose! Dans le premier cas, de l'interaction de champ, dans le seconde des différents états possibles d'un objet quantique.

Donc la définition de Wikipédia: "Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées électriquement." est erronée?

Elle est ambigüe dans la mesure où elle conditionne la définition d'un champ voire même son existence à la présence d'une charge d'essai.
Si l'on imaginait un univers ne contenant qu'un seul électron, il existerait dans cet univers un champ électromagnétique, généré par notre électron solitaire et qui s'étendrait à l'infini. Tu as d'ailleurs certainement fait ce calcul, que tout élève de première année de fac se tartine dès le premier mois de cours.

Un champ est d'abord un objet mathématique qui décrit à merveille certaines caractéristiques de l'espace physique que nous observons : c'est tout. Ce n'est pas la réalité (que nous ignorons...)

Donc si je vous suis bien cela voudrait dire qu'un champ généré par un électron au repos ne possède aucune énergie (puisqu'il ne possède pas de photon et que le photon est un packet d'énergie élémentaire)?

Mais non, je n'ai jamais dit ça! Un champ électromagnétique (EM) possède bien sur une énergie propre! Je te renvoie aà ton cours de physique pour la calculer, d'ailleurs...

Je te rappelle que le photon est le médiateur de l'interaction électromagnétique (en TQC du moins!). S'il n'y a pas interaction, il n'y a aucune raison qu'il y ait génération de photons (je n'aborde pas ici le cas de la fluctuation du vide quantique, c'est bien assez ardu comme ça).
Un champ EM ne "possède" pas de photons!

Je suppose dons qu'on a définis l'espace occupé par un champ (généré par une particule chargée au repos) en examinant à partir de quand la 1ère charge exerçait une influence sur l'autre. Mais j'ai lu dans un article qu'en MQ cette distance peut varier! Et on a même déjà vu des électrons qui s'attiraient. Ainsi la mesure de l'espace occupé par un champ n'est qu'une probabilité...

En TQC comme en physique classique, le champ EM dérive d'un potentiel, et l'influence d'une charge sur une autre varie toujour en 1/r^2...
Tu as lu que des électrons s'attiraient!!! J'aimerai bien savoir où tu as lu ça! A moins de leur fournir une énergie suffisante pour qu'ils collisonnent, je n'ai jamais entendu parlé d'électrons qui s'attiraient....

Justement les premiers sont des champs électriques et les seconds des champs magnétique il me semble mais étant donné que tout champ magnétique est généré par un courant et que tout courant n'est qu'une conséquence d'un champ électrique, on ne peut avoir de champ qui soit purement magnétique si?

Le champ électrique et le champ magnétique sont les deux composantes d'un champ électromagnétique. Dans certains cas la composant E du champ EM est nulle et donc on observe sa composante B.

Je suis assez troublé par ces nouvelles informations, comment est-ce que rien (aucune charge) peut engendrer quelque chose (une onde de surcroît)?

J'ai écris "On peut même étudier un champ sans la présence d'une moindre charge (on considère qu'elles sont placées à l'infinie). "
Il s'agit bien sur d'un artifice de calcul! A grande distance des charges (ou de la charge) responsables du champ, on peut supposer que la densité de charges epsilon est nulle. S'il n'y a pas de charge en mouvement, la densité de courant est aussi nulle. On intègre les équations de Maxwelle dans ces conditions.
Encore une fois, il s'agit d'un modèle physique. Il se trouve qu'il décrit très bien les résultats expérimentaux que l'on observe, en particulier la propagation des ondes électromagnétiques.

Je n'ai pas vu la dernière à mon cours et je ne vois donc pas ce que représente le eu mais pour moi les autres tenderaient plutôt à me convaincre que lorsque les densités de charges et de courant sont nulles, il ne se passe rien puisque les divergences sont nulles et même si les rotationnels sont bien là, rien ne me dit que E et B existent. Désolé je ne suis pas convaincu.

eu pour 0 et 0 . Avant de te répondre, je te laisse réviser tes équations de Maxwell, les divergences et les rotationnels.

Qu'est-ce qu'une onde progressive? Enfin si c'est trop long, je vais bientôt avoir un chapitre sur les ondes donc je verrai ça. Je ne me souviens pas avoir vu les équations d'Alembert je ne sais pas si c'était au programme mais je me pose des questions sur la propagation des ondes.

On en reparle lorsque tu as abordé en cours les équations des ondes et lapropagation électromagnétique.

Voilà ma conception (sûrement fausse): plus la longueur d'onde est petite, moins les ondes se propageront sur une longue distance et plus vite elles perdront leur énergie en chemin. A l'inverse plus la longueur d'onde est grande plus la propagation se fait sur de longues distance et plus longtemps l'énergie est conservée.

Pas du tout!! Dans le vide, une onde, quelque soit sa longueur d'onde, se propage indéfiniment. Elle ne perd son énergie que par absorption ou interaction.
On reçoit bien de la lumière et des ondes radio d'étoiles et de galaxies situées par 10 milliards et plus d'années lumière!

C'est ainsi que je m'explique que nous utilisons les plus grandes longueurs d'ondes pour les communications entre pays et d'autres un peu plus petites pour les communication à l'intérieur du pays.
[\QUOTE]
ça n'a rien à voir. Regarde le fil sur les plasmas et l'ionosphère.

Malgré vos explications je n'arrive toujours pas à concevoir comment ça se passe en réalité.

On n'en sait rien ! Comme je l'ai dit précédement, ce n'est pas le but de la physique!

La notion de différence de potentiel me trouble lorsque je tente de l'appliquer au système électrique d'un pays.

Que veux-tu dire? Appliquer la notion de potentiel à un système électrique d'un pays?

Mais comment fait-t-on pour créer et maintenir une différence de potentiel autrement plus énorme dans un immense réseau câblé?
Serait-ce cette fameuse roue de Barlow la responsable? L'utilises-t-on dans toutes les centrales électriques? Je ne vois pas comment une différence de potentiel se crée dans un tel système.

là, je te soupçonne de galèger comme on dit à Marseilles! Tu me dis que tu fais des études d'ingé!

[entropik]

Avant de répondre à tes remarques, j'aimerai insister sur un fait important: les théories physiques, théorie des champs, mécanique quantique, électrodynamique quantique, ne décrivent PAS la réalité! Elles ne donnent pas d'explication sur ce qu'est un phénomène physique. Elles se contentent de porposer un modèle dont les conséquences et les prédictions correspondent au mieux aux résultats expérimentaux. c'est important de s'en souvenir.

Oui je dois admettre que vous avez malheureusement raison, enfin peut-être est-ce mieux comme ça. Mieux vaut qu'il reste encore du mystère quant au véritable déroulement de la réalité. J'aurais dû écouter Einstein... "La plus belle chose que nous puissions éprouver, c'est le côté mystérieux de la vie"

Oui, dans la cadre de la théorie quantique des champs (TQC), n'importe quelle particule est le résultat d'interaction de champs (ou d'ondes).

Donc concrètement peut-on représenter une interaction de champs avec des "flèches" comme vecteurs désignant des forces et une particule comme 2 vecteurs partageant un même point? La différence avec le champ gravitationnel s'il était représenté ainsi serait que les points d'application des vecteurs ne seraient pas au centre de systèmes macroscopiques mais sur les électrons? Je suppose que ça ne se fait que sur ordinateur pour visualiser les 3 dimensions. Dommage qu'on ne m'ait jamais montré de simulation virtuelle de champs à un cours j'aurais peut-être mieux compris.
Doit-on imaginer un champ électrique comme un champ de force d'énergie potentielle et un champ magnétique comme un champ de force d'énergie cinétique?

Je te rappelle que le photon est le médiateur de l'interaction électromagnétique (en TQC du moins!). S'il n'y a pas interaction, il n'y a aucune raison qu'il y ait génération de photons (je n'aborde pas ici le cas de la fluctuation du vide quantique, c'est bien assez ardu comme ça).
Un champ EM ne "possède" pas de photons!

Mais dans un courant électrique il y a quand même bien une interaction entre les électrons non? Ils s'entrechoquent tout le temps donc les photon devrait intervenir en médiateur. Sinon je ne pige pas le rôle de la médiation des photons.
J'ai du mal à concevoir l'énergie électrique. Ne peut-on pas observer, ne fût-ce que virtuellement sur quel support voyage cette énergie lorsque de l'état d'énergie cinétique, elle se transforme en électricité?(toujours par l'intermédiaire d'une rotation non?) Si je comprend bien ce n'est pas l'électron en lui même qui contient l'énergie, c'est son mouvement. N'est-ce pas?

Aussi pourriez-vous me dire s'il y a une interprétation physique du stockage de l'énergie dans nos cellules grâce aux molécules ATP?
Tiens utilises-t-on l'électrophysiologie et la biophysique en médecine? Si oui dans quelle mesure? Existe-t-il des électrophysiologues?

Tu as lu que des électrons s'attiraient!!! J'aimerai bien savoir où tu as lu ça! A moins de leur fournir une énergie suffisante pour qu'ils collisonnent, je n'ai jamais entendu parlé d'électrons qui s'attiraient....

Non je me suis mal exprimé, j'ai lu qu'il existait une probabilité que des électrons s'attirent. Tout comme il existait une probabilité que la distance à partir de laquelle deux électrons interagissent puisse varier. Je crois me souvenir qu'on avait déjà expérimenté cette possibilité mais je ne suis plus sûr.

Le champ électrique et le champ magnétique sont les deux composantes d'un champ électromagnétique. Dans certains cas la composante E du champ EM est nulle et donc on observe sa composante B.

Ah bon je ne savais pas que c'était possible d'isoler le champ magnétique, je pensais que pour que la composante B soit supérieur à 0, il fallait que la composante E le soit aussi. Mais si on devait représenter la composante B lorsque la composante E est nulle et vice-versa quelle serait la différence? Peux-t-on les considérer et les figurer tous les deux comme des champs vectoriels?

Pas du tout!! Dans le vide, une onde, quelque soit sa longueur d'onde, se propage indéfiniment. Elle ne perd son énergie que par absorption ou interaction.
On reçoit bien de la lumière et des ondes radio d'étoiles et de galaxies situées par 10 milliards et plus d'années lumière!

Oui juste, je le savais très bien en plus, mon intérêt pour la science à démarré avec l'astrophysique grâce aux livres de Reeves (entre autres). Je n'arrive pas à comprendre comment je me crée des conceptions aussi tordues des fois...

Que veux-tu dire? Appliquer la notion de potentiel à un système électrique d'un pays?

Oui on ne m'a jamais enseigné comment ça fonctionne précisément

là, je te soupçonne de galèger comme on dit à Marseilles! Tu me dis que tu fais des études d'ingé!

Oui vous soupçonnez bien, j'ai dit que je suivais des études d'ingé...pas que je les réussissais. Je ne suis qu'en première, ensuite je crois que ce type d'étude ne fait pas partie du même monde que celui que vous avez suivis à la faculté. Je ne la connais pas d'expérience mais on m'a fait comprendre qu'il y avait tout de même une sacrée différence entre l'ingénieur industriel et le civil. C'est nettement moins poussé. Mais il faut aussi savoir que j'ai accumulé des lacunes en secondaire, je n'ai jamais eu de vraiment bon prof de sciences et j'ai malheureusement choisis il y a 2 ans et demi d'en prendre le minimum avec 3h par semaines, 4h de math et des profs pas très clairs.Cette année, même si tout le monde suit le cours de son plein gré, ce n'est pas beaucoup mieux; en électricité le syllabus est encore tapé à l'ancienne machine à écrire et peu de gens comprennent vraiment ce que le prof raconte. Pourtant j'avais démarré ce cours avec beaucoup d'entrain. Je vous assure que je n'ai jamais entendu le nom de Barlow au cours et pourtant je n'en ai pas manqué un seul.
Je ne m'intéresse vraiment aux sciences que depuis peu, je me suis mis au défi de réussir dans les matières où j'ai été le plus souvent mauvais ( sauf en début et en fin de secondaire étrangement) mais je suis encore loin de l'avoir accompli. Qu'à cela ne tienne, je vous remercie de me faire avancer sur cette voie.


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[entropik]

Petite annotation perso, ici (en Angleterre), il est possible d'étudier à la fois la physique et la philo en université.

Ah bon je suis heureux de l'apprendre, moi qui comptait aller y refaire un master si jamais je réussissai mes 5 ans, je suis tenté d'y aller plus tôt. Il y a-t-il des débouchés précis associés à cette formation?

La métaphysique ne fait pas vraiment partie ni de la philo, ni de la science. C'est un peu à la base un délire de fou en surdose de cafféine...

Pourtant elle est définie comme un synonyme de "philosophie première". Je préfère être fou qu'inconscient. Accepter sa vie telle quelle sans poser de question la simplifie peut-être fortement mais je refuse de faire les choses "parce-que c'est comme ça".

Le superespace est un délire de mathématicien en surdose de cafféine. D'accord pour un peu plus de dimensions, mais passer de 4 à 20 semble radical. Mais bon, il y A une théorie de supergravité (qui est un gros délire de matheux en manque, mais bon)

Décidément elle porte beaucoup de noms; théorie du Tout, théorie M, théorie des supercordes, modèle standard,... à moins que ça ne désigne pas la même chose? Donc d'après toi cette théorie ne sert à rien, elle ne résoud vraiment aucun grand problème d'astrophysique?

"On ne pourra jamais comprendre l'univers sans avoir toutes les cartes en main" - Franz Kafka

Oui mais aura-t-on un jour finis de nous les distribuer ces cartes?

[Dominique Lefebvre]

Oui je dois admettre que vous avez malheureusement raison, enfin peut-être est-ce mieux comme ça. Mieux vaut qu'il reste encore du mystère quant au véritable déroulement de la réalité. J'aurais dû écouter Einstein... "La plus belle chose que nous puissions éprouver, c'est le côté mystérieux de la vie"

Le mot "encore" est sans doute de trop! Je pense que la réalité, telle que tu sembles la concevoir, l'absolu, n'est pas atteignable par la physique.

Donc concrètement peut-on représenter une interaction de champs avec des "flèches" comme vecteurs désignant des forces et une particule comme 2 vecteurs partageant un même point?

Non, la représentation mathématique est bien plus compliquée. Toutefois, Feynman a inventé une représentation graphique des interactions et de leur médiateur assez intuitive. Tu peux chercher sur Google "diagramme de Feynman".Mais je te préviens, c'est intuitif pour un physicien! Ce n'est pas la réalité, mais une manière d'appréhender le modèle...

En passant, si tu t'intéresses à la physique, je te recommande chaudement le cours de physique de Feynman. C'est le meilleur cours généraliste que je connaisse. Juste ce qu'il faut de math et une approche physique sans égale.

La différence avec le champ gravitationnel s'il était représenté ainsi serait que les points d'application des vecteurs ne seraient pas au centre de systèmes macroscopiques mais sur les électrons? Je suppose que ça ne se fait que sur ordinateur pour visualiser les 3 dimensions. Dommage qu'on ne m'ait jamais montré de simulation virtuelle de champs à un cours j'aurais peut-être mieux compris.

Du point de vue mathématique, un champ n'est jamais qu'un objet qui associe à tout point de l'espace (euclidien ou autre, mais il faut que cet espace soit continu) une grandeur scalaire ou vectorielle.
On peut tout a fait visualiser le modèle calculé du champ électrique créé par une charge, ou tout autre champ de dimension 2 ou 3 (au delà cela devient difficile...)

Doit-on imaginer un champ électrique comme un champ de force d'énergie potentielle et un champ magnétique comme un champ de force d'énergie cinétique?

Non, les champs électriques et magnétiques sont deux champs vectoriels qui composent le champ électromagnétique.

Mais dans un courant électrique il y a quand même bien une interaction entre les électrons non? Ils s'entrechoquent tout le temps donc les photon devrait intervenir en médiateur. Sinon je ne pige pas le rôle de la médiation des photons.
J'ai du mal à concevoir l'énergie électrique. Ne peut-on pas observer, ne fût-ce que virtuellement sur quel support voyage cette énergie lorsque de l'état d'énergie cinétique, elle se transforme en électricité?(toujours par l'intermédiaire d'une rotation non?) Si je comprend bien ce n'est pas l'électron en lui même qui contient l'énergie, c'est son mouvement. N'est-ce pas?

Avant d'essayer d'appréhender le courant électrique du point de vue quantique (ce qui n'a pas beaucoup de sens), je te propose d'en rester à sa signification mésoscopique ou même macroscopique. Le meilleur moyen c'est de partir des équations de Maxwell.
L'énergie, quelque qu'elle soit, ne voyage pas sur un support. Dans le même registre, le terme "énergie électrique" n'est pas très correcte!
Un courant électrique est produit soit par des moyens électrochimiques (piles, batteries) ou par des moyens électromagnétiques. Tu sais qu'un conducteur qui bouge dans un champ magnétique est le siège de courant électrique, non?
En circulant dans un conducteur résistif, le courant électrique produit de l'énergie thermique, de l'énergie lumineuse (liée à la précédente) et un champ électromagnétique (donné par les équations de Maxwell).

Aussi pourriez-vous me dire s'il y a une interprétation physique du stockage de l'énergie dans nos cellules grâce aux molécules ATP?

Il s'agit plutôt de chimie. L'énergie cellulaire dérive du passage d'une molécule d'ATP en ADP. La cellule (la mitochondire plus précisement) reconstitue son énergie en passant de l'ADP en ATP (regarde le cycle de Krebs dans Google, mes souvenirs de biochimie sont trop loins).

Tiens utilises-t-on l'électrophysiologie et la biophysique en médecine? Si oui dans quelle mesure? Existe-t-il des électrophysiologues?

L'électrophysiologique, sans doute. La biophysique, j'en suis sur: je l'ai enseigné pendant 1 an en fac de médecine...

Non je me suis mal exprimé, j'ai lu qu'il existait une probabilité que des électrons s'attirent. Tout comme il existait une probabilité que la distance à partir de laquelle deux électrons interagissent puisse varier. Je crois me souvenir qu'on avait déjà expérimenté cette possibilité mais je ne suis plus sûr.

Tu évoques sans doute l'effet tunnel, qui permet à un électron de passer une barrière de potentiel sans posséder suffisament d'énergie pour le faire (je simplifie à outrance...).
Mais en aucun cas, des électrons ne peuvent s'attirer. C'est en compète incohérence avec toutes leslois de la physique.

Ah bon je ne savais pas que c'était possible d'isoler le champ magnétique, je pensais que pour que la composante B soit supérieur à 0, il fallait que la composante E le soit aussi. Mais si on devait représenter la composante B lorsque la composante E est nulle et vice-versa quelle serait la différence? Peux-t-on les considérer et les figurer tous les deux comme des champs vectoriels?

Il ne s'agit pas de les isoler dans la réalité. Pour certains calculs, en magnétostatique par exemple, on calcule le comportement du champ magnétique indépendament du champ électrique.
E et B sont effectivement des champs vectoriels.

Je ne m'intéresse vraiment aux sciences que depuis peu, je me suis mis au défi de réussir dans les matières où j'ai été le plus souvent mauvais ( sauf en début et en fin de secondaire étrangement) mais je suis encore loin de l'avoir accompli. Qu'à cela ne tienne, je vous remercie de me faire avancer sur cette voie.

Tu es le bienvenu, et je ne peux que t'encourager sur la voie que tu choisis. Nous reviendrons peut être sur la production et la distribution d'électricité...

[anima]

Ah bon je suis heureux de l'apprendre, moi qui comptait aller y refaire un master si jamais je réussissai mes 5 ans, je suis tenté d'y aller plus tôt. Il y a-t-il des débouchés précis associés à cette formation?

Il y a autant de débouchés que dans les deux sujets pris séparéments, si le sujet est pris pour 4 ans. C'est un cours assez sympa. Je cite (de la brochure de Bristol):
- Première année: 1/3 de physique, 1/3 de philo, 1/3 de maths (30 h / semaine)
- Deuxième année: au choix, 1/2 physique 1/2 philo ou 2/3 physique 1/3 philo
- Troisième et quatrième années: 1/2 physique 1/2 philo
Et côté débouchés, les étudiants prenant cette combinaison sont très rares, donc les entreprises les aiment bien (dans certaines entreprises, ils sont mêmes considérés comme "Physicians with a brain")

Pourtant elle est définie comme un synonyme de "philosophie première". Je préfère être fou qu'inconscient. Accepter sa vie telle quelle sans poser de question la simplifie peut-être fortement mais je refuse de faire les choses "parce-que c'est comme ça".

Bien entendu; il n'empèche que la métaphysique (ou la majeure partie de la métaphysique) consiste à rabâcher sur des concepts pseudo-abstraits. "Que se passe-t-il si personne ne m'entend?", "Le temps passe-t-il?" (celle la est intéressante). Cependant, philosophie première...le terme me semble stupide, vu que la philo a été créée en entier, et pas en partie. Il n'y a pas de plus ou moins premier, de plus ou moins important

Décidément elle porte beaucoup de noms; théorie du Tout, théorie M, théorie des supercordes, modèle standard,... à moins que ça ne désigne pas la même chose? Donc d'après toi cette théorie ne sert à rien, elle ne résoud vraiment aucun grand problème d'astrophysique?

Pour le moment, non. Je persiste et je signe, cette théorie a été pondue par un fou, et n'a pour le moment aucune application (je parle spécifiquement de la supergravité à 11 dimensions, et non pas de la théorie M en général).
Cependant, peut-être qu'un jour...

Oui mais aura-t-on un jour finis de nous les distribuer ces cartes?

Un peu de théologie:
"Il n’y a point de pitié dans la justice parfaite, excepté celle qui consiste à nous laisser renouveler notre effort."
Matthieu, chap 5, paragraphe 18

[Dominique Lefebvre]

Bien entendu; il n'empèche que la métaphysique (ou la majeure partie de la métaphysique) consiste à rabâcher sur des concepts pseudo-abstraits. "Que se passe-t-il si personne ne m'entend?", "Le temps passe-t-il?" (celle la est intéressante). Cependant, philosophie première...le terme me semble stupide, vu que la philo a été créée en entier, et pas en partie. Il n'y a pas de plus ou moins premier, de plus ou moins important

Bonsoir Anima,

Je pense qu'entropik utilise le mot "premier" au sens de primitif, originel. Je suis d'accord avec lui pour dire que la métaphysique est un des fondements de la philosophie, du moins dans la philosophie grec, dont tu admettras qu'elle a largement influencée la notre...

La métaphysique dépasse quand même les questions que tu mentionne! Je considère qu'il s'agit de la grande soeur de la physique dans son rôle de la compréhension de la nature. Par exemple, lorsque que je dis que la physique ne décrit pas la réalité mais nous en fournit un modèle, c'est la métaphysique qui nous l'enseigne...

Pour le moment, non. Je persiste et je signe, cette théorie a été pondue par un fou, et n'a pour le moment aucune application (je parle spécifiquement de la supergravité à 11 dimensions, et non pas de la théorie M en général).
Cependant, peut-être qu'un jour...

Il est vrai que les différentes tentatives d'unification donne lieu à des théories disons un peu "space". Néanmoins, le nombre de dimensions utilisées dans une théorie n'est un indicateur de son exotisme! J'en utilise tous les jours une bonne vingtaine dans l'espace des phases d'un système assez simple. Regarde la dimension d'un tenseur de Ricci en relativité générale...

Discuter de la tentative d'unification vs. la théorie de l'émergence pourrait aussi être un sujet intéressant de métaphysique...

[entropik]

Le mot "encore" est sans doute de trop! Je pense que la réalité, telle que tu sembles la concevoir, l'absolu, n'est pas atteignable par la physique.

Oui c'est juste mais il n'empêche qu'on tend chaque jour un peu plus vers cet absolu intouchable comme une limite qui tend vers l'infini. La connaissance a quand même fortement évoluée depuis le début de l'humanité et aujourd'hui il semble impossible de récolter toutes les cartes distribuées en une seule vie.

En passant, si tu t'intéresses à la physique, je te recommande chaudement le cours de physique de Feynman.

Merci du conseil je me disais justement qu'il fallait que je reprenne la recherche de bon livres de physique, je ne savais pas que l'on devait toute l'électrodynamique quantique actuelle à ce Feynman.
J'était loin de me douter de ce phénomène: "Ainsi, par exemple : un proton peut se fracturer pour former un pion et un neutron qui se réassembleront peu de temps après pour reformer le proton originel." La charge positive du proton ne serait due qu'à cette étrange particule qu'est le pion alors?

Non, les champs électriques et magnétiques sont deux champs vectoriels qui composent le champ électromagnétique.

Mais est-ce que les champs électriques, magnétiques et électromagnétiques ont chacun des propriétés mathématiques différentes? Et les notions d'énergie potentielle et cinétique doivent quand même intervenir quelque part non?
Est-ce qu'il est juste de voir le champ électrique comme une ou plusieurs charges; soit au repos -qui constitueraient l'énergie potentielle-, soit en mouvement pour générer un courant -qui constituerait l'énergie cinétique-? Peut-on distinguer dans les calculs les composantes électriques et magnétiques aussi bien en électrocinétique qu'en électrostatique et en électromagnétisme? Enfin il faut voir si ça a un intérêt comme en magnétostatique j'imagine.

En circulant dans un conducteur résistif, le courant électrique produit de l'énergie thermique, de l'énergie lumineuse (liée à la précédente) et un champ électromagnétique (donné par les équations de Maxwell).

Mais cette énergie lumineuse produite ne doit pas nécessairement appartenir au domaine visible je suppose.

Avant d'essayer d'appréhender le courant électrique du point de vue quantique (ce qui n'a pas beaucoup de sens), je te propose d'en rester à sa signification mésoscopique ou même macroscopique.

Mais les lois de l'électricité décrivent-elles le courant à une échelle mésoscopique? n'est-il pas étudié au niveau microscopique en MQ et en électrodynamique? Pourtant n'y a-t-il pas toute une théorie pour les semi-conducteurs?

Discuter de la tentative d'unification vs. la théorie de l'émergence pourrait aussi être un sujet intéressant de métaphysique...

Tiens qu'est-ce donc que la théorie de l'émergence? et en quoi fait-elle concurrence à la tentative d'unification?

J'ai entendu parler de l'espace de Minkowski dans un documentaire et je me demande si cette théorie est utilisée ailleurs que dans les accélérateurs de particules ou en astrophysique. Doit-on dans l'industrie ou par exemple en électrodynamique tenir compte de la courbure de l'espace-temps pour faire les calculs (sinon même pas dans des cas précis)?
Mais cet espace minkowskien peut-il être utilisé pour désigner des champs étant donné qu'il n'est pas continu? (si j'ai bien compris il existe des zones inobservables tant qu'on ne se déplace pas à une vitesse proche de celle de la lumière donc il y a discontinuité). Et avec la théorie de l'espace-temps on ne peut plus représenter le champ gravitationnel comme un champs vectoriel car il serait sensé désigner des forces alors que la gravitation n'est plus considérée comme un force mais comme une propriété géométrique de l'espace-temps. Alors peut-on faire des représentations géométriques de la gravité avec l'espace minkowskien? J'ai cru comprendre qu'il n'était utilisé qu'en relativité restreinte alors as-t-on encore un autre espace pour la relativité générale? Sinon n'en as-t-on pas besoin?
Pensez-vous que le bit quantique sera l'outil de calcul du futur ou trouvez-vous son issue très incertaine?
Sauriez-vous me dire si le chapitre que j'ai vu en math aujourd'hui càd les espaces euclidiens réels et hyperréels à n dimensions puisse avoir une quelconque application en physique ou autre?

[Dominique Lefebvre]

Oui c'est juste mais il n'empêche qu'on tend chaque jour un peu plus vers cet absolu intouchable comme une limite qui tend vers l'infini. La connaissance a quand même fortement évoluée depuis le début de l'humanité et aujourd'hui il semble impossible de récolter toutes les cartes distribuées en une seule vie.

Je me suis mal exprimé. Je suis convaincu qu'il y a une impossibilité fondamentale, théorique,à appréhender ceque tu appelles la réalité, quelque soit le temps qu'on y passera. Mais ça, c'est de la métaphysique, pas de la physique.

Merci du conseil je me disais justement qu'il fallait que je reprenne la recherche de bon livres de physique, je ne savais pas que l'on devait toute l'électrodynamique quantique actuelle à ce Feynman.

Ce Feynman est Prix Nobel (1965)...

Mais est-ce que les champs électriques, magnétiques et électromagnétiques ont chacun des propriétés mathématiques différentes? Et les notions d'énergie potentielle et cinétique doivent quand même intervenir quelque part non?

Ce sont des champs vectoriels tous les deux, ils ont les mêmes propriétés mathématiques des champs vectoriels sur un espace euclidien.

On peut définir en chaque point d'un champ, la densité du flux d'énergie électromagnétique. On l'appelle le vecteur de Poynting. Cette densité est proportionnelle au produit vectoriel de E et B. Regarde donc ton cours d'électromagnétisme pour plus de détails.

Est-ce qu'il est juste de voir le champ électrique comme une ou plusieurs charges; soit au repos -qui constitueraient l'énergie potentielle-, soit en mouvement pour générer un courant -qui constituerait l'énergie cinétique-?

Non, un champ électrique ne peut être vu comme une charge. Pourquoi veux-tu absolument établir ce genre de similitude?

Peut-on distinguer dans les calculs les composantes électriques et magnétiques aussi bien en électrocinétique qu'en électrostatique et en électromagnétisme? Enfin il faut voir si ça a un intérêt comme en magnétostatique j'imagine.

Oui bien sur.

Mais cette énergie lumineuse produite ne doit pas nécessairement appartenir au domaine visible je suppose.

Tu as raison. Si l'échauffement est faible, l'énergie thermique est rayonnée dans l'infrarouge proche ou lointain.

Mais les lois de l'électricité décrivent-elles le courant à une échelle mésoscopique? n'est-il pas étudié au niveau microscopique en MQ et en électrodynamique? Pourtant n'y a-t-il pas toute une théorie pour les semi-conducteurs?

Ce que je voulais dire, c'est qu'il serait préférable que tu maîtrises d'abord l'électromagnétisme classique avant de te préoccuper des effets quantiques...

Tiens qu'est-ce donc que la théorie de l'émergence? et en quoi fait-elle concurrence à la tentative d'unification?

On peut en parler dans un autre fil, cela nous entrainerait trop loin!

J'ai entendu parler de l'espace de Minkowski dans un documentaire et je me demande si cette théorie est utilisée ailleurs que dans les accélérateurs de particules ou en astrophysique.

Cet espace est un espace non euclidien, utilisé pour mettre en oeuvre la théorie de la relativité générale. Rien d'ésotérique.....De quelle théorie parles-tu, de la RG?

Doit-on dans l'industrie ou par exemple en électrodynamique tenir compte de la courbure de l'espace-temps pour faire les calculs (sinon même pas dans des cas précis)?

La conception, la mise au point et l'exploitation du système GPS mettent en oeuvre la RG (sans correction RG, il y aurait une erreur de localisation de 11 km par jour!).

Mais cet espace minkowskien peut-il être utilisé pour désigner des champs étant donné qu'il n'est pas continu? (si j'ai bien compris il existe des zones inobservables tant qu'on ne se déplace pas à une vitesse proche de celle de la lumière donc il y a discontinuité).

L'espace de Minkowsky est continu. L'existence des "zones inobservables" ne constitue pas une discontinuité mathématique du champ!

Et avec la théorie de l'espace-temps on ne peut plus représenter le champ gravitationnel comme un champs vectoriel car il serait sensé désigner des forces alors que la gravitation n'est plus considérée comme un force mais comme une propriété géométrique de l'espace-temps. Alors peut-on faire des représentations géométriques de la gravité avec l'espace minkowskien? J'ai cru comprendre qu'il n'était utilisé qu'en relativité restreinte alors as-t-on encore un autre espace pour la relativité générale? Sinon n'en as-t-on pas besoin?

En RG, on définit des champs tensoriels, mais on utilise aussi des champs vectoriels, comme le champ vectoriel de Killing. Dans les calculs, on utilise un espace-temps particulier, qu'on appelle espace-temps de Kerr.
Mais je ne crois pas pouvoir t'expliquer simplement ce qu'est un champ tensoriel, ni l'espace-temps de Kerr.

Pensez-vous que le bit quantique sera l'outil de calcul du futur ou trouvez-vous son issue très incertaine?

Je n'en sais rien. J'espère que oui.

Sauriez-vous me dire si le chapitre que j'ai vu en math aujourd'hui càd les espaces euclidiens réels et hyperréels à n dimensions puisse avoir une quelconque application en physique ou autre?

Mais c'est la base même de l'électromagnétisme! Dans cette discipline, on travaille sur un espace vectoriel euclidien (i.e. continu!). les équations de Maxwell sont définies dans un espace vectoriel de géométrie euclidienne.

[entropik]

Cet espace est un espace non euclidien, utilisé pour mettre en oeuvre la théorie de la relativité générale. Rien d'ésotérique.....De quelle théorie parles-tu, de la RG?

Oui donc on pourrait simuler n'importe quel phénomène de la vie courante dans un espace de Minkowski? Si j'ai bien compris l'espace de Minkowski sert bien à toute la relativité générale.

Mais c'est la base même de l'électromagnétisme! Dans cette discipline, on travaille sur un espace vectoriel euclidien (i.e. continu!). les équations de Maxwell sont définies dans un espace vectoriel de géométrie euclidienne.

Oui mais alors à quoi peuvent bien correspondre les n dimensions dans le cas de l'électromagnétisme? Ce ne serait intéressant que si n=3 ou 4 pour que ça correponde à quelque chose. Quel est l'intérêt de se servir d'un espace euclidien a plus de 4 dimensions?
On utilises même les hyperréels? En quoi sont-ils utiles?