La mécanique quantique

De la mécanique au nucléaire, nos physiciens sont à l'écoute
raptor77
Membre Rationnel
Messages: 813
Enregistré le: 27 Mai 2006, 08:48

la mécanique quantique

par raptor77 » 15 Juin 2006, 15:14

Bonjour, quelqu'un pourrait-il m'expliquer la mécanique quantique et ses grands principes svp? merci d'avance pour vos réponses.

Raptor



Huit
Membre Relatif
Messages: 137
Enregistré le: 10 Nov 2005, 22:39

par Huit » 15 Juin 2006, 19:54

Bonjour !
La mécanique quantique est un sujet très vaste !
Je suppose que tu parles du programme de Terminale ?

raptor77
Membre Rationnel
Messages: 813
Enregistré le: 27 Mai 2006, 08:48

par raptor77 » 15 Juin 2006, 20:03

non pas forcément

Huit
Membre Relatif
Messages: 137
Enregistré le: 10 Nov 2005, 22:39

par Huit » 15 Juin 2006, 20:14

Dans ce cas mes connaissances sont trop limitées pour t'aider ! Désolé!

raptor77
Membre Rationnel
Messages: 813
Enregistré le: 27 Mai 2006, 08:48

par raptor77 » 15 Juin 2006, 20:23

ce n'est pas grave, merci comme même

Julien S.
Membre Naturel
Messages: 51
Enregistré le: 18 Fév 2006, 18:33

par Julien S. » 15 Juin 2006, 22:28

Bonsoir,

D'abord, look at my signature... bon donc... comme je suppose que tu as plus de 7 ans, je vais expliquer le concept.

C'est une théorie probabiliste. En gros, on ne mesure plus telle ou telle grandeur physique avec certitude (comme c'est le cas en mécanique classique), mais on peut en mesurer plusieurs, avec différentes probabilités.

Tu vois, tu peux par exemple être à plusieurs endroits à la fois, avoir plusieurs vitesses à la fois... chacune avec une certaine probabilité.

Voilà... en très très gros!

mathieu_t
Membre Naturel
Messages: 53
Enregistré le: 02 Mai 2006, 11:55

par mathieu_t » 16 Juin 2006, 15:08

Salut !

Il faut aussi rajouter la notion suivante à la quantique, qui est essentielle : c'est qu'il n'y a qu'une certaine quantité (d'où "quantique") d'états possibles !

En mécanique classique par exemple, l'énergie de quoi que ce soit est continue, cad que pour aller de 1 à 3 Joules, on peut passer par toutes les énergies entre 1 et 3 (1.1, 1.111, 1.2, etc...).
En quantique, il n'y a qu'un certain nombre d'énergies possibles, il n'y a que des quantas d'énergie.

Et chaque quanta a une certaine probabilité d'exister, ce qui fait qu'en même temps je peux être à plusieurs états...

En espérant avoir été relativement clair...

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

Aïe ! Que c'est mal parti !

par Jacques Lavau » 19 Juin 2006, 03:19

Aïe ! Que c'est mal parti !
Les bras m'en tombent.

Teneur du message supprimée :
Il y a des mufles qui ne méritent aucune réponse.

Julien S.
Membre Naturel
Messages: 51
Enregistré le: 18 Fév 2006, 18:33

par Julien S. » 20 Juin 2006, 00:06

C'est vrai que ton explication est limpide par rapport aux deux précédentes!!

Tu ne penses pas que c'est important de savoir ne pas rester enfermé dans son monde de scientifique et de savoir vulgariser un peu?? :marteau:

raptor77
Membre Rationnel
Messages: 813
Enregistré le: 27 Mai 2006, 08:48

par raptor77 » 20 Juin 2006, 00:08

oui parce que là avec ton explication j'en pers mon latin, en plus les sites sont en anglais

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

Et combien d'anges dansent ensemble sur une tête d'épingle ?

par Jacques Lavau » 20 Juin 2006, 00:38

Julien S. a écrit:C'est vrai que ton explication est limpide par rapport aux deux précédentes!!

Tu ne penses pas que c'est important de savoir ne pas rester enfermé dans son monde de scientifique et de savoir vulgariser un peu?? :marteau:

Et combien d'anges dansent ensemble sur une tête d'épingle ? Vulgarisons donc cet important problème de la théologie byzantine !

Mais sans dire que les anges n'existent pas, hein !

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

à quelques conditions près, qui n'ont jamais été réunies...

par Jacques Lavau » 20 Juin 2006, 02:49

Julien S. a écrit:Bonsoir,

D'abord, look at my signature... bon donc... comme je suppose que tu as plus de 7 ans, je vais expliquer le concept.

C'est une théorie probabiliste. En gros, on ne mesure plus telle ou telle grandeur physique avec certitude (comme c'est le cas en mécanique classique), mais on peut en mesurer plusieurs, avec différentes probabilités.

Tu vois, tu peux par exemple être à plusieurs endroits à la fois, avoir plusieurs vitesses à la fois... chacune avec une certaine probabilité.

Voilà... en très très gros!

Tout ceci serait parfaitement sensé, à quelques conditions près, qui n'ont jamais été réunies.

Teneur du message supprimée :
Il y a des mufles qui ne méritent aucune réponse.

Dominique Lefebvre
Membre Légendaire
Messages: 8007
Enregistré le: 03 Déc 2005, 14:00

par Dominique Lefebvre » 20 Juin 2006, 07:47

Bonjour,

Il me semble qu'il existe deux approches pour aborder la mécanique quantique:

1- tu pars de zéro en te disant "qu'est-ce que la MQ?". Tu prends un bouquin d'introduction à la MQ (le Belorizky chez Dunod n'est pas mal fait - niveau prépa mais les premiers chapitres sont accessibles à un TS), puis rapidement tu fais un crochet vers un bouquin de math (d'abord les fonctions à variables complexes puis les opérateurs, les espaces vectoriels, ect.). C'est une approche "constructiviste". Elle demande beaucoup d'efforts mais surtout elle ne dit pas immédiatement d'où vient la MQ.

2 - tu prends un bouquin d'histoire de la physique qui décrit l'état de la physique à la fin du XIXeme. Tu te penches sur plusieurs sujets : "la catastrophe des UV", l'effet photoélectrique, la dualité onde-corpuscule, entre autres. Alors tu comprendras ce qui ne collait pas dans les théories de l'époque et pourquoi sont apparues la mécanique des matrices de Heisenberg, la mécanique ondulatoire de De Broglie et finalement l'avènement de la mécanique quantique avec Planck, Dirac et les autres. Alors ensuite, tu pourras aborder les concepts de la MQ.

Je te conseille fortement la deuxième approche plus naturelle et surtout plus formatrice. Elle n'exclue cependant pas, dans un second temps, l'immersion dans les bouquins de math qui vont bien.

Dominique

Patastronch
Membre Irrationnel
Messages: 1345
Enregistré le: 23 Aoû 2005, 01:53

par Patastronch » 20 Juin 2006, 11:58

Merci Jacques Laveau pour ces exlications, tes sites sont assez interessant.

Chimomo
Membre Relatif
Messages: 275
Enregistré le: 17 Juin 2006, 11:23

par Chimomo » 20 Juin 2006, 18:51

La mécanique quantique n'est neseignée qu'à partir de la troisième année de licence en fac, c'est parcequ'il faut des moyens mathématiques poussés et un bonne compréhension de la physqieu classique pour la comprendre. La notion de quanta remonte quant à elle à Max Planck qui l'a introduite pour expliquer le rayonnement thermodynamique des corps noirs en supposant que ce rayonnement énergétique ne se faisait pas de façon continue mais mais par "paquets" d'énergie qu'il nomma quanta. Ceci permis à Einstein de donner une explication de l'effet photélectronique (quand on éclaire une plaque de métal sous une certaine lumière, on peut observer un courant électrique) qui lui valu le prix nobel de physique. La théorie corpusculaire de la lumière qui s'ensuivie permis d'expliquer les contradictions de la théorie ondulatoire (comme la célébrissime expérience de Michelson et Morley qui infirma l'existence de l'éther). Beaucoup de physiciens se mirent alors a fonder la mécanique quantique (bien que Einstein lui-même n'y ai jamais cru) en poursuivant l'idée de Planck, c'est à dire la quantification de l'énergie d'une part, et l'étude staistique des particules (en terme de probabilité de présence et d'incertitude de vitesse conformément au principe d'incertitude d'Heisenberg). Tout cela s'est maintenant énormément dévelopé (gravitation quantique, théorie de cordes et des supercordes, etc...)

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

Non pas "paquet d'énergie", mais d'action.

par Jacques Lavau » 20 Juin 2006, 20:02

Chimomo a écrit:La mécanique quantique n'est neseignée qu'à partir de la troisième année de licence en fac, c'est parcequ'il faut des moyens mathématiques poussés et un bonne compréhension de la physqieu classique pour la comprendre. La notion de quanta remonte quant à elle à Max Planck qui l'a introduite pour expliquer le rayonnement thermodynamique des corps noirs en supposant que ce rayonnement énergétique ne se faisait pas de façon continue mais mais par "paquets" d'énergie qu'il nomma quanta. Ceci permis à Einstein de donner une explication de l'effet photélectronique (quand on éclaire une plaque de métal sous une certaine lumière, on peut observer un courant électrique) qui lui valu le prix nobel de physique. La théorie corpusculaire de la lumière qui s'ensuivie permis d'expliquer les contradictions de la théorie ondulatoire (comme la célébrissime expérience de Michelson et Morley qui infirma l'existence de l'éther). Beaucoup de physiciens se mirent alors a fonder la mécanique quantique (bien que Einstein lui-même n'y ai jamais cru) en poursuivant l'idée de Planck, c'est à dire la quantification de l'énergie d'une part, et l'étude staistique des particules (en terme de probabilité de présence et d'incertitude de vitesse conformément au principe d'incertitude d'Heisenberg). Tout cela s'est maintenant énormément dévelopé (gravitation quantique, théorie de cordes et des supercordes, etc...)

Non pas "paquet d'énergie", mais d'action. Planck a été contraint de faire l'hypothèse que l'action était quantifiée. Son quantum hypothétique s'est révélé par la suite être une constante universelle, qui se glisse partout, en particulier dans tous les spins et tous les moments angulaires :
h = hbar = 6,6260755 . 10^-34 joule.seconde/cycle = 1,05457266 . 10^-34 joule.seconde/radian.
Donc déjà une grosse erreur dimensionnelle, prouvant que l'enseignement que tu as reçu rate sa cible.

Le restant est supprimé.
J'ai assez donné de confiture aux cochons.



Une faute de frappe m'avait échappé.

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

Le théorème d'Emily Noether

par Jacques Lavau » 21 Juin 2006, 16:43

Un théorème essentiel de la physique est dû à Emily Noether.
Il généralise les quantités conjuguées de Hamilton (travaux de 1834) et énonce que les conservations principales de la mécanique sont logiquement équivalentes à des invariances par certaines symétries :
Conservation de l'énergie mécanique = invariance par translation dans le temps.
Conservation de l'impulsion = invariance par translation dans l'espace.
Conservation du moment angulaire = invariance par rotation.

A chaque fois le produit des grandeurs conjuguées est une action :
énergie x durée = action.
impulsion x vecteur déplacement = action.
moment angulaire x angle = action.

Il s'agit de produit scalaire dans le cas de grandeurs toutes deux vectorielles comme impulsion et déplacement, biscalaire dans le cas de grandeurs tensorielles du second ordre, comme angle et moment angulaire.

L'action a une propriété rare : elle est un invariant relativiste. Les invariants relativistes sont rares. La charge électrique en est un autre. Alors que l'ampère, le mètre, ou la seconde, n'en sont pas.


Louis Victor de Broglie s'est beaucoup appuyé sur ces symétries du formalisme hamiltonien, dit aussi formalisme symplectique, qui présentait l'avantage étrange et encore inexpliqué en 1924, de faire l'unité entre l'optique et la mécanique. Les machins mécaniques suivent la même loi de l'optique déjà énoncée par Pierre de Fermat : le trajet optique est extrémal, autrement dit, les ondes arrivent en phase, ou avec un décalage de phase entier. Les trajets mécaniques sont partout orthogonaux aux surfaces iso-action, comme les rayons lumineux sont orthogonaux aux surfaces isochrones. Planck et Broglie nous ont expliqué pourquoi : parce que les machins mécaniques sont eux aussi des ondes, à fréquence intrinsèque fixe et fort élevée à nos yeux d'humains, et doivent donc arriver en phase avec eux-même, quitte à avoir un décalage d'une période entière, ou de plusieurs.

Voilà pourquoi les atomes et les molécules interfèrent avec eux-mêmes, autrement dit font des figures d'interférences sous conditions expérimentales appropriées, tout comme des photons. Quoique la manip soit nettement plus difficile, et exige des conditions expérimentales d'ultra-froid pour nos corps d'épreuves.

Ebauche d'article non satisfaisante à Liens entre dimension physique et caractère tensoriel.

Julien S.
Membre Naturel
Messages: 51
Enregistré le: 18 Fév 2006, 18:33

par Julien S. » 22 Juin 2006, 00:29

Bonsoir Jacques Lavaux,

Je ne mets pas en doute tes compétences, tu as l'air très compétent et d'avoir une large culture dans le domaine de la physique.

Toujours est-il qu'il te faut essayer de comprendre que la physique ce n'est pas la "tasse de thé" de tout le monde, et que le novice qui lit tes explications s'y perd et risque de vite se décourager, même si elle sont certainement très complètes et parfaitement correctes.

Je trouve vraiment important pour un scientifique de ne pas rester "dans son monde" mais d'arriver à s'exprimer dans le langage populaire.

Cela étant dit... bonne nuit!

Julien.

Jacques Lavau
Membre Relatif
Messages: 118
Enregistré le: 19 Juin 2006, 02:19

Monsieur Feynman, expliquez s'il vous plaît en trois phrases

par Jacques Lavau » 22 Juin 2006, 00:55

Julien S. a écrit:Bonsoir Jacques Lavau,

Je ne mets pas en doute tes compétences, tu as l'air très compétent et d'avoir une large culture dans le domaine de la physique.

Toujours est-il qu'il te faut essayer de comprendre que la physique ce n'est pas la "tasse de thé" de tout le monde, et que le novice qui lit tes explications s'y perd et risque de vite se décourager, même si elle sont certainement très complètes et parfaitement correctes.

Je trouve vraiment important pour un scientifique de ne pas rester "dans son monde" mais d'arriver à s'exprimer dans le langage populaire.

Cela étant dit... bonne nuit!

Julien.

"Monsieur Feynman, expliquez s'il vous plaît en trois phrases à nos auditeurs la découverte qui vous vaut ce prix Nobel !
- Ecoutez mon vieux ! Si je pouvais vous l'expliquer en trois phrases, cela ne vaudrait certainement pas le Nobel !
" répondit Feynman au journaliste.

Un autre journaliste, en informatique celui-là, brocardait la série des "... for the dumbs" ("Pour les nuls" en traduction française) en proposant comme série de prochains titres :
"Teach yourself Quantum Mechanics !",
"The building of and object oriented architecture of classes in C++ for the dumbs",
"Spinors, twistors and space-time theory for the dumbs".
En français, nous proposerions :
"Transformées de Fourier, de Laplace, de Hartley, en Z, de Hilbert, de Radon et Abel, de Hankel, en ondelettes, de Mellin, et leurs applications en trois jours pour les nuls".

D'accord ? Qui s'y colle, à rédiger ces manuels pour les nuls ?

raptor77
Membre Rationnel
Messages: 813
Enregistré le: 27 Mai 2006, 08:48

par raptor77 » 22 Juin 2006, 01:03

Je suis d'accord avec Julien.S, moi j'ai demandé qu'on m'explique avec des mots pas trop compliqués la mécanique quantique j'ai jamais demandé qu'on me mette ds théories entières entières Jacques Leveau!!!! Je suis qu'en seconde je suis pas un scientifique.

 

Retourner vers ⚛ Physique

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 4 invités

Tu pars déja ?



Fais toi aider gratuitement sur Maths-forum !

Créé un compte en 1 minute et pose ta question dans le forum ;-)
Inscription gratuite

Identification

Pas encore inscrit ?

Ou identifiez-vous :

Inscription gratuite