Physique quantique for dummies

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Jérémy34 le Lun 11 Juin 2018 - 20:48

Je me demande ce que les observations et expériences quantiques ont de commun avec les relations humaines et les émotions...

intéressante cette vidéo sur Higgs Field et Higgs Boson.

merci tim9.5 pour cette suite de très intéressants enseignements.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Cuicui le Mar 12 Juin 2018 - 9:14

Jérémy34 a écrit:Je me demande ce que les observations et expériences quantiques ont de commun avec les relations humaines et les émotions...

Je crois que tu soulèves là la très grande méprise qui est à la source des patasciences diverses.
Il y a en effet dans la physique quantique une très grande tentation analogique avec des concepts philosophiques ou mieux encore avec une conception très poétique de la vie. C'est un peu comme si la mécanique quantique, l'extrême actuel du compréhensible de notre monde réel, rejoignait l'extrême sensitif de nos imaginaires. Deux appréhensions du monde extrêmement différentes qui se font écho malgré tout.
C'est intéressant mais aussi très dangereux que de se laisser aller à ces analogies sans garder en tête que les applications philosophiques, ou poétiques ne sont pas et ne seront jamais les mêmes que celles de la physique quantique. Toutes ont leur place, mais faut savoir trier ses lentilles.
Les émotions sont plutôt bien connues et comprises par la biochimie et la biophysique classique. Cela n'a pas grand chose de mystérieux qui aurait à voir avec les lois de la physique quantique.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Chasseur de trolls le Mar 12 Juin 2018 - 9:50

Moi j'y crois au "connais toi toi-même...".
Par exemple, j'imagine que si l'on ne comprenait/connaissait pas notre "déterminisme", nous n'etudirions plus les choses en relation avec (leur) l'environement.
Je crois aux lois qui bondissent, et je crois que nous sommes soumis à des lois qui bondissent.
Je crois que plus l'on a conaissance de soi, plus on a connaissance du monde.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Confiteor le Mar 12 Juin 2018 - 9:53

Cuicui, Merci. Merci. Merci. Merci. Merci. ad libitum

Et c'est bien ce qui oppose un "clan" à un autre sur ce fil et sur TOUS les autres fils parlant de science (par exple neurologie, maths etc.)
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mar 12 Juin 2018 - 10:36

Sans les lois quantiques, tout s'effondrerait. C'est par ce prisme qu'on peut comprendre la photosynthèse, la lumière, la structure atomique des différents éléments du tableau périodique qui retrace toute la matière connue dans l'univers. Ou les étoiles à neutrons, l'aimantation, toutes sortes de phénomènes qui nous entourent et dont on en a même pas conscience.
Pour moi la physique (et la science en général) est source d'émerveillement pour mieux appréhender le réel, sachant aussi que c'est une construction humaine avec un côté mindfuck qui me plaît.
:


https://abstrusegoose.com/275
(Si jamais, ce fil développe la zone psi (une lettre grecque en forme de trident), au-dessus des oreilles du lapin. psi représente un état quantique qu'on a noté lpsi> Smile ce qui me permet de faire la transition avec la suite de mon prochaine développement, sur f1(x,y), la lettre h barre et la lettre i, hihihhi !)
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Chasseur de trolls le Mar 12 Juin 2018 - 10:58

Confiteor a écrit:Cuicui, Merci. Merci. Merci. Merci. Merci. ad libitum

Et c'est bien ce qui oppose un "clan" à un autre sur ce fil et sur TOUS les autres fils parlant de science (par exple neurologie, maths etc.)

Entre monde fermé et monde ouvert ?

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Chasseur de trolls le Mar 12 Juin 2018 - 11:05

L'exploration c'est de croire ou savoir qu'il existe autre chose.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Confiteor le Mar 12 Juin 2018 - 11:46

Les propos délibérément elliptiques, hermétiques et sentencieux sont très avantageux.

Ils permettent d'avoir toujours raison et d'afficher un sentiment de supériorité implicite sur autrui sans risquer les foudres de la modération.
Éventuellement, ils sont totalement vides de sens et alors revendiquent une forme tacite de poésie lorsqu'on le fait remarquer.
Et alors le débat est clos d'autorité puisque ...

Certains en font une spécialité et parsèment de leurs perles (?) tous les fils auxquels ils participent.
Une forme de pollution mentale comme une autre.

Un bon chasseur sachant chasser sait se chasser lui-même lorsque le besoin se fait sentir.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Chasseur de trolls le Mar 12 Juin 2018 - 11:59

Ça vient comme ça.

Dsl si ça embete ou si ça sonne "délibéré" je sais pas quoi.
Et je ne vois pas le rapport avec la modération.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Cuicui le Mar 12 Juin 2018 - 13:45

Spoiler:


Pour moi la physique (et la science en général) est source d'émerveillement pour mieux appréhender le réel...
Ouaich ! Moi je n'ai jamais autant écrit de poèmes que quand j'étudiais la biochimie des plantes médicinales.
Mais c'est aussi une source sans fin pour faire des voyages dans l'imaginaire.
Je me suis fait avoir un jour par un scientifique qui m'a fourgué du tacchyon dans ses théories et je suis tombée amoureuse de cette tite chose invisible pour la science mais pas pour mon imagination. Imaginez une particule qui défie la vitesse de la lumière ! Qu'est-ce que j'ai aimé ! Dr Who à coté, c'était un rigolo.
Jusqu'à ce que j'apprenne qu'on n'avait pas prouvé son existence. Qu'est-ce que j'ai été déçue !  Sad


J'avais posé sur ce forum dans le rayon "rationnel" un article d'un physicien qui permettait de refourguer aux oubliettes tout ce qui relève de la patascience médicale qu'on voit parfois à propos de la médecine quantique.


Un bon chasseur sachant chasser sait se chasser lui-même lorsque le besoin se fait sentir.

Faut-il te répondre les chaussettes de l'archiduchesse ?

Plus sérieusement : ici, comme ailleurs, je regarde assez interloquée ces guerres de "clans", rationnel/irrationnel, savoirs/croyances.
Lire toutes sortes de foutaises patascientifiques ou au contraire lire un mépris de ce qui est du genre "croyance" me désole toujours autant.
Je ne comprends pas que les nouvelles "rationalités" à la mode des zététiques condamnent avec tant de force tout ce qui relève de la croyance. On sait bien que notre cerveau a tout autant besoin de "croire" que de "savoir". Il me semble qu'il suffirait de dénoncer les croyances qui servent à asservir des individus au profit d'autres et la démarche zététique a tous les outils pour le faire. Mais cela me parait abusif de dénoncer tout ce qui relève de la croyance sous seul prétexte que c'est du registre de la croyance. Croire et savoir sont deux potentialités de notre mental, pourquoi devrions-nous en perdre un au profit d'un autre ? La part imaginaire de notre psychisme est aussi source d'accès à la recherche selon des modalités qui peuvent être "scientifique".
Pour moi, la Raison est cette part de nous qui sait distinguer ce que nous savons, ce que nous croyons, ce que nous imaginons. Ce sont plusieurs modalités qui nous permettent d'entrer en relation tant avec les autres qu'avec notre environnement. Certes les frontières sont parfois floues et ouvrent à toutes les foutaises dangereuses mais on a quantité d'outils pour savoir nous en protéger, en tant qu'individus comme en tant que groupe social ou sociétal.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mar 12 Juin 2018 - 17:59

Résumé sur le spin

J'ai enfin trouvé une vidéo qui explique le concept du spin (10 min) et la toupie tippe-top.

Tout à gauche, on reconnaît notre stern-gerlach, avec la partie "NOTRE MONDE". Et en-dessous, le "MONDE QUANTIQUE" qui est notre espace de Hilbert. Puis un VECTEUR D'ESPACE qui n'est rien d'autre qu'un spinneur.
On y trouve aussi les symboles l+> et UP.
Enfin, tout à droite, le fameux h = 6,626 070 040 fois 10 puissance moins trente-quatre qui est le plus petit saut d'énergie possible dans l'univers. C'est-à-dire 0,000000000000000000000000000000006 Joules seconde (est-ce qu'on met s à Joule dans ce cas?). Si on change l'unité, on obtient, 4,135 667 662 × 10−15 eV s. (seulement 0, 14 zéros après la virgule).

Les physiciens ont quand même réussi à planquer la constante 2fois pi sous la constante de Planck h (qui est le premier à l'avoir utilisé). On obtient alors h barre = ħ = h / 2 π ≈ 1,054 571 800 × 10−34 J s. On remarque qu'on est toujours à 10-34. L'ordre de grandeur ne change pas.

Ainsi, l'électron peut être dans un état spin down d'énergie -1/2ħ, et passer à l'état +1/2ħ en absorbant le minimum d'énergie possible dans la nature, à savoir ħ.
A partir de la 10ème minute, Jean-Claude Audet montre bien la difficulté à conceptualiser le monde nanoscopique : électron, spin.


Dernière édition par tim9.5 le Mer 13 Juin 2018 - 16:16, édité 2 fois
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mer 13 Juin 2018 - 15:43

E1. Les nombres complexes : approche algébrique
Je vous propose une ballade dans les nombres imaginaires, qui font partie du minimum à connaître avant d'entamer la physique quantique. Sans eux, point de mathématique quantique !

Petit rappel sur les nombres.

Premièrement on connaît :
a) les nombres entiers pour compter des objets un à un;
b) le zéro, très pratique;
c) les nombres négatifs pour compter aussi nos dettes;
d) des nombres décimaux pour partager l'argent en morceaux (4,99 €);
e) des nombres fractionnaires qui sont une combinaison de deux nombres entiers, en vue d'un partage d'héritage ou de gâteaux.
f) Ces nombres peuvent s'écrirent aussi sous forme de pourcentage, très utile en probabilité
g) des symboles pour des nombres impossibles à écrire, car sans périodicité, comme le nombre pi.

D'autres symboles tel racine de 16 = 4 sont aussi de la partie.
On a cerné ainsi tous les nombres réels.

Deuxièmement l'école introduit les lettres dans les calculs d'adolescents. L'inconnue x ou y.
L'élève doit alors s'habituer à donner des réponses qui ne sont plus écrites de manières compactes.
Auparavant il y avait 12 vaches comme unique solution. Maintenant la bonne réponse prend la forme 5x + 2. Pas 7x ni 7, mais 5x + 2. Le calcul devient littéral.

Nouvelles règles du jeu :
1) x + x = 2x (règle de l'addition)
2) x fois x = x au carré (une multiplication)
3) a(b + c) = ab + ac (la distributivité).
4) (a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd (la double distributivité).

Avec des raccourcis bien connus : (a + b)(a - b) = a "au carré" - b "au carré".

Nouveau symbole, la lettre i
i comme imaginaire. La seule propriété qu'on exige de lui est que lorsqu'on le multiplie à lui-même, on obtient -1.
Voici notre nouvelle famille de nombres :


Un nombre complexe z peut alors s'écrire sous la forme a + bi. Exemple, 4 = 4 +0i; 12 + 3i, etc.

Quelques calculs :
si z = a + bi et w = c + di, pour n'importe quel nombre réel a,b, c et d, alors
a) z+w = a + bi + c + di (on remplace z et w) = a+b + (b+d)i (on met de l'ordre).
b) z fois w = zw = (a + bi)(c+di) = ac + adi + bci + bdii (la double distributivité). Mais bdii = bd fois (-1) = -bd. Donc zw devient ac + adi + bci - bd. On remet de l'ordre pour obtenir zw = ac-bd + (ad-bc)i.

Bref, si tu te rappelles comment manipuler les x, utiliser le nombre i ne pose aucun problème.
Une vidéo pour t'entraîner (10 min):
.
hihihi devient -h au cube i, mais c'est moins drôle.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Sam 16 Juin 2018 - 9:49

F. Les postulats de la mécanique quantique
Voici l'ultime but de ce fil : Wink


Avec une petite citation trouvée sur le site de l'image ci-desssus :
"So an angel can be in one place in one instant and in another in the next instant, without any time intervening. And he will be partly in one place and partly in another, not as though his substance were divisible into parts; but simply because his power will be applying itself, at any given moment, in part to one place and in part to the place next to it." (Thomas Aquinas) La mécanique quantique a un côté angélique.

Voici le cadre de notre exploration de la physique, qui correspond au rectangle saumon:


Le Larousse nous dit qu'un postulat est "une proposition que l'on demande d'admettre avant un raisonnement, que l'on ne peut démontrer et qui ne saurait être mis en doute." Shut up and calculate, en négatif. Ces postulats servent à décrire un système physique isolé, c'est-à-dire qui n'agit pas hors de lui. Par exemple le spin de l'électron est influencé par un gros aimant, mais le spin au contraire n'influence pas le gros aimant, ni les atomes autour de lui par exemple.


Résumé des postulats

Comme la formulation des postulats varie selon les auteurs, je vais prendre ceux énoncés par Fabien Bosnard, dans son cours Introduction à la mécanique quantique, téléchargeable en pdf (p.34-40).

Postulat 1 A tout système physique correspond un espace de Hilbert, appelé l'espace des états.
"Par ce postulat, nous déclarons que tout système physique est soumis aux lois quantiques. (...) Dans la limite où un système devient macroscopique, les lois quantiques se réduisent aux lois de la mécanique classique. Cette croyance est justifiée rigoureusement dans de nombreux cas." (Bosnard). Il y a toutefois deux domaines à explorer :
1) lors de l'interaction entre un système microscopique et macroscopique (entre le spin de l'électron et l'appareil de Stern-Gerlach);
2) lorsque la gravitation entre en jeu, car cette force possède une portée dans tout l'univers, "ce qui fait qu'en principe tout système est soumis à cette force !". Dans les cas microscopiques toutefois, elle est négligeable. Le grand rêve des physiciens, unir les mécaniques quantiques et relativistes (le rectangle saumon et jaune ci-dessus) en passant par la théorie quantique des champs (rectangle orange), notamment celle développée par Carlo Rovelli.

Une autre formulation du postulat 1 : principe de superposition
L'état d'un système est entièrement défini, à chaque instant t, par un vecteur lψ(t)> d'un espace de Hilbert.
Le vecteur lψ(t)>, c'est celui qui est tout à gauche sur l'image de Koussour.

Exemple d'Espace de Hilbert à deux dimensions
On peut représenter un vecteur par deux nombres entre parenthèses, séparés par une virgule comme ci-dessous :


a) addition de vecteurs
Nommons le premier vecteur lp>=(2,1), et le deuxièmej lq>=(1,2).

Astuce de dummie : on utilise désormais une grosse calculette nommée https://www.wolframalpha.com

Pour qu'elle fonctionne, on utilise  {} ou lieu de ().
Dessinons lp> que l'on écrit vector {2,1} dans wolfram : https://www.wolframalpha.com/input/?i=vector+%7B2,1%7D

Pour simplifier, on écrira lp>={2,1} qui est un point. Mais il suffit d'imaginer la flèche qui parte de (0,0) et qui pointe sur ce point pour obtenir notre vecteur.

Petits calculs :
a) lp> + lq> = {2,1}+{1,2} = {3,3}.
b) on fait de même avec des nombres complexes. Si lp> = {2+i,1} et lq> = {5,3-i}, alors lp>+lq> = {2+i+5,1+3-i} ={7+i,4-i}. Bravo !

b) multiplication d'un nombre par un vecteur (pour l'allonger par exemple)
1) si lp>={2,1}, alors 5lp>={5 fois 2,5 fois1}={10,5}. Dans wolfram, écrire 5{2,1}
2) (4+3i)lp> = (4+3i){2,1} = {(4+3i) fois 2, (4+3i) fois 1} ("distributivité") = {8+6i, 4+3i} (distributivité)

b) multiplication de deux vecteurs lp> et lq>
En fait ça ne marche pas, car il y a une subtilité à cause des nombres complexes... Mais tu vas puiser dans tes dernières ressources intellectuelles pour la surmonter, sinon revient demain.
Astuce 1: a-bi est le conjugué du nombre complexe a+bi. Exemple : 4-5i est le conjugué de 4+5i. On ne change que le signe du nombre qui est collé au i. De même, a+6i est le conjugué de a-6i.
Astuce 2 : on note <pl le vecteur conjugué du vecteur lp>.
Exemples :
1) Si lp>={2,1}, alors son conjugué est <pl={2,1} car il n'y a pas de partie imaginaire.
2) Si lp>={2+i,1} alors <pl={2-i,1}
3) Pour lq>={-2-i,1+6i} on obtient <ql= {-2+i,1-6i}

Finalement, la multiplication des vecteur lp> et lq> s'écrit <plq> = <pl fois lq> = {a,b}{a',b'} = aa' + bb'

Exemples plus parlant :
1) Si lp>={2,3} donc <pl={2,3}. Pour lq>={5,6}, alors <plq> = {2,3}{5,6} = 2 fois 5 + 3 fois 6 = 10 + 18 (on fait d'abord les multiplications avant les additions) = 28.

2) Pour lp>={2,3+i}, alors <pl={2,3 moins i} et <plq> = {2,3 - i}{5,6}= 2 fois 5 + (3-i) fois 6 = 10 + 18-6i (distributivité) = 28-6i

3) lp>={2-5i,3+i} et lq>={5+4i,3+i} donne <plq>={2 plus 5i,3 moins i}{5+4i,3+i} = (2 + 5i)(5+4i) + (3-i)(3+i) = (10+8i+25i-20) (double distributivité) + (9+3i-3i+1)  (double distributivité avec i fois i = -1) = (30+33i) + 10 = 40 + 33i.

Conclusion : voici enfin un espace de Hilbert décrit explicitement. Au niveau du calcul, cela ne nécessite que de connaître des notions vues à l'école obligatoire : vecteurs, calcul littéral simple, priorité des opérations, double distributivité. On rajoute i au carré = -1.


Dernière édition par tim9.5 le Sam 16 Juin 2018 - 13:10, édité 3 fois
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Confiteor le Sam 16 Juin 2018 - 11:56

Bravo, bravo et merci !
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