Physique quantique for dummies

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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Ven 27 Juil 2018 - 19:18

Alexandre a écrit: Les arguments d'autorité qu'on aime chasser dans les propos des autres ont droit cité dans les siens : un classique des classiques sur ce forum Wink !

Car je me demande bien ce que la "crème des crèmes des "tronches matheuses" de ce qui se fait en France" peut bien avoir comme avis compétent sur un livre qui parle de psychologie d'un point de vue "spirituel" !

De quoi se demander si dans le centre de recherche en question, tout le monde a fait une vraie thèse ou plutôt une à la Bogdanov ou à la Teyssier Laughing...

Comme c'est avec le fric de l'Etat (donc avec tes impôts) que ces tronches matheuses sont ainsi réunies, je t'assure qu'il y a de tout ... sauf des Teyssiers ou des Bogdanov's !  

C'est justement à la cantine du CE que l'on discute de psychologie et de théologie, à l'aulne (ou pas d'ailleurs) de la physique quantique ... mais cela peut-être aussi à l'aulne de la théorie de la percolation ou aussi de la mémoire éidétique (vue au travers du prisme de la statistique), des systèmes robustes ... et même du "lancer de rayons paresseux" [nous avons déposé un magnifique brevet là-dessus] !

Et c'est d'ailleurs pour cette raison très précise que je suis sur ZC : dialoguer avec l'infinie diversité des magnifiques formes d'intelligence qui ne gravitent pas forcément autour de ce que l'on appelle brutalement les "sciences dures" où de deux lettres comme "QI" ... ou même "THQI" ... quand on veut gentiment se payer la tronche d'un Polytechnicien qui se croit, éphémérement, intelligent !

Nos programmeurs pissent de la ligne, avec un souci inné d'esthétisme mathématique qui va de pair avec Haëndel qu'ils écoutent au casque à longueur de journée.  

Tu vous donc Alexandre quelle mansuétude est la mienne !

https://www.youtube.com/watch?v=fYOi8SPneS8

Rock

i.a.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Invité le Ven 27 Juil 2018 - 20:32

et même du "lancer de rayons paresseux" [nous avons déposé un magnifique brevet là-dessus

'rhaa la vache !
Le jour où se sera inscrit comme discipline aux JO, je me mets au sport !

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Ven 27 Juil 2018 - 22:05


Ceci dit, Tim, tu ne voudrais pas créer un fil juste pour tes "leçons?".
Histoire de regrouper le travail et que ce soit juste de ça qu'il s'agisse.
En fait j'aime bien troller ce fil ! Dent pétée

i.a. a écrit:je travaille dans un centre de recherche fondamentale et je ne fais que ça à longueur de journée ... tout comme la plupart de mes collègues d'ailleurs.
 
Tu peux en dire deux mots? Ce serait intéressant comme partage. Compulser des articles, c'est une chose. Mais en vue de quoi? Elaborer un modèle theorique, une experience? Peux-tu tester tes hypotheses en laboratoire, ou est-ce de la simulation numerique ?
tim9.5
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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Sam 28 Juil 2018 - 10:07

Bonjour ;

Je vous fais la version simple : le "lancer de rayons paresseux" est un concept (en vision artificielle) d'analyse de scène.  Cette collecte en pixels, et surtout la contrainte qu'elle doit être réalisée en temps réel bouffe une inimaginable quantité de bande passante (puissance de travail d'un ordinateur) ... et de mémoire bien entendu.  La scène (à observer) est balayée toutes les "x" millisecondes par exemple et l'idée Idée  consiste à n'observer, justement en y envoyant qu'un rayon-scrutateur "paresseux", que les zones où il y aura eu mouvement ; c'est à dire modification locale de l'ordonnancement des pixels.

Je donne un exemple en simulant une "scène" qui serait par exemple l'écran de votre ordinateur.

Quand vous tapez une phrase qui s'inscrit à l'écran, le lancer du rayon paresseux consistera non pas à scanner la surface totale de votre écran, mais simplement la ligne que vous venez de taper dans la mesure où seule cette ligne a été modifiée de la totalité de la scène observée ... d'où économie de moyens embarqués (s'il s'agit d'optronique) et/ou meilleure réactivité pour (par exemple) la détection d'une signature hostile.

Le rayon-scrutateur "paresseux" peut être un rayon laser (bien entendu), mais aussi tout autre forme de rayon au spectre hyperpur.  

Compulser systématiquement les "publis" ; c'est simplement de la veille technologique et chaque centre de recherche (de chaque nation) digne de ce nom le fait dans son domaine.  

Dans le domaine des brevets ; il y a (c'est une règle internationale) une année où le contenu d'une demande de brevet reste secret et, durant cette même année, un labo qui a déposé une demande de brevet continue à chercher et bien ratisser dans "son" domaine (afin de parfaire son portefeuille de brevet et faire d'autres demandes pertinentes de brevets dérivés).

L'examen systématique des publis permet ainsi de "localiser" les zones d'Excellence des autres labos et ainsi supputer la direction de leurs futures recherches même si celles-ci sont tenues secrètes.

Il faut bien imaginer que dans les domaines de la recherche fondamentale (les neuro-sciences y étant bien entendu incluses), les théories scientifiques qui s'échafaudent (et se défont au fur et à mesure que d'autres théories apparaissent) sont principalement l'oeuvre d'EQUIPES DE RECHERCHE ... et non d'un Monsieur Higgs ou autre.

Les pré-validations informatiques nécessaires à l'élaboration desdites théories nécessitent des moyens de calculs incroyables et c'est jour et nuit que les Cray's tournent à l'envie pour simuler la quintessence de ce qu'aura cogité l'EQUIPE.

Pour le fun : à la cantine du CE ; les discussions actuelles tournent sur la possibilité éventuelle de "distraire" une partie de la puissance de calcul des Cray's afin de faire du minage de bitcoins !

... comme quoi les scientifiques sont bien souvent d'incorrigibles zèbres rigolards et des farceurs invétérés !    

Razz
i.a.
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Relativité restreinte et relativité générale

Message par i.a. le Sam 28 Juil 2018 - 10:31

Je retourne aux fondamentaux de ce fil :

Afin de pouvoir y converser utilement dessus, oserais-je rappeler que l'expression "Théorie de la relativité" renvoie aux deux théories de Albert Einstein :

1 - la relativité restreinte et
2 - la relativité générale.

Il n'est demandé à personne (sur ce fil) d'en posséder parfaitement les développements  mathématiques inhérents MAIS AU MOINS, de s'être forgé soi-même une COSMOVISION (une vision personnelle, précieuse, éthique et unique à chacun d'entre nous) de ces deux théories qui se complémentent.

Cette COSMOVISION peut être poétique, z'arbi (tout est autorisé), "politiquement très incorrecte" dans la seule mesure où elle existe.

C'est l'existence même de cette COSMOVISION et la capacité à en parler (sur ce fil) qui fera naître un débat utile et intéressant.

C'est le partage des COSMOVISIONS de chacun d'entre nous qui rend ce partage lumineux, parce qu'il exprime librement l'intime sensibilité et l'ultime cogitation de ceux qui veulent bien se prêter au jeu.

Nous sommes là dans le domaine de l'intime conviction, que l'on va essayer de partager ensemble ; et non pas dans le domaine de celui de l'homme qui a vu l'homme qui a vu l'homme qui a vu l'ours.

Voilà la différence entre le comportement des créatifs comme il y en a tant dans ZC, comparé à celui du "rapporteur", qui ne peut que "troller" ce à quoi ils n'a pas cognitivement ni sensiblement accès.    

Wink
i.a.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Sam 28 Juil 2018 - 10:53

Rønin47 a écrit: Le structuralisme de Kuhn est intéressant, d'un point de vue logique j'entends. Mais déjà, nous sentons que la MQ pose des problèmes d'interprétation. Il me semble qu'il écrit des sottises au sujet du théorème d'incomplétude de Gödel, arguant par là que les vérités scientifiques seraient instables et incertaines

Je rebondis (théorie des cordes-à-sauter) sur cette remarque !

Nous avons eu récemment une conférence en interne, traitant notamment du théorème d'incomplétude de Gödel et à la fin (questions libres du public), cela a immanquablement convergé sur l'argument ontologique !  Ce sont bien les ceusses (peut-être bien des pauvres troncheux-mathématiciens ... mais nul n'est parfait en ce monde) "qui ont les mains dans le cambouis" qui, leurs mains étant occupées ailleurs, se libèrent l'esprit en s'évadant vers les Déités !

sunny
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Invité le Sam 28 Juil 2018 - 13:56

C'est l'existence même de cette COSMOVISION et la capacité à en parler (sur ce fil) qui fera naître un débat utile et intéressant.

C'est le partage des COSMOVISIONS de chacun d'entre nous qui rend ce partage lumineux, parce qu'il exprime librement l'intime sensibilité et l'ultime cogitation de ceux qui veulent bien se prêter au jeu.

C'est bô l'espoir... Dent pétée

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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Sam 28 Juil 2018 - 23:33

Pour revenir sur le fil du sujet ; au total contraire de la physique Newtonienne, la physique quantique est celle qui fait "Pschittttttt" !

Wink
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Dim 29 Juil 2018 - 20:25

Merci i.a. pour ton partage !

G. Les nombres-lettres mises en évidence par les mathématiques quantiques

Commençons par une jolie formule dite d'Euler :

qui contient la lettre e comme exponentiel, pi et i comme imaginaire, déjà vue dans ce fil.

Zoomons sur pi.
Tout le monde se rappelle que la longueur d'un cercle vaut 2 fois pi fois le rayon du cercle.
Pour un cercle de rayon 1, sa longueur vaut 2π.
π représente la longueur d'un demi-cercle de rayon 1, en noir.

On établit alors une correspondance (linéaire) entre π et l'angle 180° :


Dessiner un cercle
Pour se situer sur une surface plate on peut utiliser les coordonnées polaires (une longueur r et un angle θ)


En fixant la longueur r =1 et en laissant trotter l'angle θ dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, on dessine un cercle (puis plusieurs l'un sur l'autre).

Dessiner un cercle avec les nombres i, e et pi
Nous avons vu auparavant qu'il existe des nombres qu'on appelle complexes et qui s'écrivent sous cette forme : 4+5i par exemple.


Sur la droite horizontale se trouvent les nombres réels, 0, 1, 4, 5.676 etc.
Sur la droite verticale se trouvent les nombres imaginaires 1i, 2i, -5i, 5.676i etc.
L'addition d'un nombre réel horizontal et d'un nombre imaginaire vertical donne une flopée d'autres nombres comme 4+5i. Sur le dessin, x + yi.
Il y a deux chemins pour arriver au point bleu :
a) avancer de x à l'horizontal, puis monter de i à la verticale. (coordonnées cartésiennes)
b) avancer de r à l'horizontal, puis tourner d'un angle t vers la gauche comme l'image ci-dessous :

Ainsi, tourner un segment de longueur r d'un angle t vers la gauche, en étant dans le mondes des nombres complexes i s'écrit
r fois exponentiel de (i fois t) comme indiqué sur l'image, en plus propre.

Dans le cas de la formule d'Euler, le rayon r vaut 1, et l'angle vaut π (ou 180° dans l'unité habituelle).
Ainsi 1 fois exponentiel de (pi fois i) = exponentiel de(pi fois i) = -1.


Une autre manière de penser : pour aller du point 1 à -1 sur la droite des réels, soit je passe par le segment [-1,1], soit je passe par le demi-cercle supérieur, en tournant autour de 0.


Finalement, j'ai à disposition plusieurs moyens de repérer un point sur un cercle de rayon 1.
a) soit avec des exponentielles e
b) soit avec des x+yi
c) soit avec des cosθ et des sinθ.

Tout ça pour te faire tourner en rond:

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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Lun 30 Juil 2018 - 15:41

C'est très poétique ce que tu écris là tim9.5 ; et cela montre (une fois de plus) que l'appréhension de quoi que ce soit est multiple et variée, même là où l'on pourrait croire que la vérité-pure est UNE et INEBRANLABLE (les mathématiques).  Les mathématiques ont leurs sentiers détournés, leurs beautés pudiques, cachées à la vue de la plupart des quidam parce que l'Art des mathématiques, c'est avant tout pour les Grecs, un art musical.

Et le Logos, c'est comme cela qu'il s'est exprimé ; simplement que ce "comme cela" nous est inconcevable, alors contentons-nous d'en ramasser quelques miettes ça et là, pour jouer aux cordes et aux cordelettes !

Wink
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mar 31 Juil 2018 - 16:14

H. Où suis-je ? Où vais-je ? Dis-le moi, hamiltonien

La mécanique peut-être vue comme la discipline qui décrit précisément l'emplacement d'un objet  à l'instant t (à 14h23), et qui prédit où sera cet objet à l'instant t + un chouilla de micro-seconde, en minimisant si possible les paramètres à prendre en compte au départ.
En répétant ce processus des milliers de fois, elle peut donc espérer préciser le lieu de l'objet à tous les instants futurs et même passés (le grand rêve déterministe !).

Dans la section précédente il était question d'emplacement sur le plan complexe, avec des i, des cos ou des exponentielles.

Dans cette section H, nous nous intéresserons à l'évolution d'un système, d'abord de façon classique, avant de faire le saut quantique.

Dans son livre "Grammaire de la nature", J-M Souriau attribue à Huygens la découverte de l'énergie dans ses travaux sur l'horloge à balancier.

"La question que se posait Huygens, c'était de comprendre pourquoi les oscillations du balancier se répétaient régulièrement; et de maîtriser leur durée, pour régler efficacement son horloge.
Remarque évidente : si on observe de près le fonctionnement du balancier, on voit que sa vitesse varie constamment; elle augmente pendant la descente, elle diminue quand il remonte.
Hugens a su chiffrer précisément cette variation de vitesse; elle s'exprime par un bilan.

Bilan à deux termes, équilibré à chaque instant :
- la "force vive", qu'on appellera T: elle ne dépend que de la vitesse du balancier;
- le "potentiel", qu'on appellera V, qui ne dépend que de sa position.
- On les ajoute, et miraculeusement leur somme ne bouge pas.
Cette somme, que l'on appelle H, est donc déterminée dès le début du mouvement.
ça marche: en appliquant ce principe, on décrit tous les mouvements possibles du pendule, et on peut calculer sa période d'oscillation. L'expérience confirme les valeurs calculées." (Souriau p.55).

"Cette constante-là, c'est ce que nous appelons aujourd'hui l'énergie du système." (ibid.)
Souriau remarque alors qu'en l'honneur de Huygens, Lagrange a nommé cette constante H" dans son livre de 1811. "Chose curieuse, la plupart des physiciens pensent aujourd'hui que H est l'initiale de Sir William Rowan Hamilton, et l'appellent donc "l'hamiltonien". Hamilton(...) fut un génie précoce; mais il n'avait que 7 ans en 1811." (ibid.)


Dans cet exemple,
- la "force vive" est comprend la vitesse du train, mais mise au carré (énergie cinétique); (il faudrait rajouter la masse du train et un facteur constant. Ce qui donne 1/2mv²).
- le potentiel est la hauteur du train.
Sur la vidéo, à 0:02 seconde, avant que le train parte, l'énergie H est déjà fixée pour toute la durée du trajet (si on néglige les forces de frottement, l'influence du vent, etc.) H vaut ici 10 carrés de couleur. Ainsi si je connais la hauteur du train à un moment donné (par exemple 1), je peux connaître sa vitesse au carré à cet endroit (10-1=9) et donc sa vitesse √9 = 3.

La conservation de l'énergie d'un objet en mouvement conserve aussi la machoîre du prof de physique ! Enjoy !
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Re: Physique quantique for dummies

Message par i.a. le Mar 31 Juil 2018 - 23:04

Quel cabotin ce professeur de physique !  Mais c'est comme cela que son amphi aura de l'affection pour lui et en conséquence, écoutera ses cours avec une attention plus soutenue !

Quant à "H" ; tu ne croyais pas si bien dire !

https://www.youtube.com/watch?v=rL0_vOw6eCc

Wink
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Invité le Mer 1 Aoû 2018 - 1:06

Tellement connu... il ne risque rien, c'est connu et archi-connu comme expérience... Après le "il risque ça vie" c'est un titre putaclic, comme d'habitude.

(quoique la fusion froide va peut être amener de l'énergie cinétique pour lui rentrer en pleine face... Very Happy )

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Sam 4 Aoû 2018 - 22:51

C’est cool une vidéo de 1949! Elle est vraiment magnifique et très explicite. J’ai pas cru au début à la date, mais oui, les films couleurs ont commencé en 1935.
Et j’aurais bien aimé avoir des expériences impressionnantes faites par les profs avec toute la mise en scène.

H. Dis-moi où je suis, Hamiltonien sans ta montre

H étant un nombre (un scalaire) en physique classique dans des cas simples, son pendant quantique sera une... matrice, notée H circonflexe (H suffira).
Elle représente l’énergie du système étudié.
Rappel du 3ème postulat  (F3 p.13 de ce fil) : à chaque propriété observable d'un système physique correspond un opérateur hermitien sur l'espace des états.

Une matrice, chouette !

On utilise alors le 4ème postulat : les valeurs possibles d’énergie du système sont les valeurs propres de la matrice H.

En d’autres termes, le physicien recherche les nombres réels E (les valeurs propres) et les vecteurs (propres) psi qui satisfont l’équation suivante (les deux premières lignes en fait de l’image).



Ainsi la matrice énergie est remplacée par des nombres énergétiques, et mesurables par l’expérimentateur!

L’espace de Hilbert devient quelque chose comme ça :


Chaque énergie E1, E2, E3, etc. possible du systems est lié à un état noté lpsi1>, lpsi2>, lpsi3>, etc. dans l’espace de Hilbert,
Si on sait que système est dans l’état d’énergie |psi5>, alors, l’expérimentateur sait qu’en mesurant l’énergie du système il obtiendra à la 100% la valeur E5.

En général, l’état énergétique |phi> du système est un mélange des états lpsi1>, etc.
Il s’écrira |phi> = a1 |psi1> + a2 |psi2> + ... + a5 |psi5>. Les a1 sont des nombres complexes. (Géométriquement on a projeté |phi> sur chaque |psi...> comme dans l’image ci-dessus.)

Pour calculer par exemple la probabilité d’obtenir le nombre E5 lors de la mesure du système, on utilise la formule donnée par le postulat 5 : le conjugué du nombre complexe a5 fois le nombre a5 lui-même.

En fait les amplitudes de probabilité a1, a2, a3, etc., sont tellement importants qu’on les a empaquetés dans un vecteur (a1,a2, etc) qui porte l’étiquette de fonction d’onde.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Like a Frog le Dim 5 Aoû 2018 - 15:11

Il n'est pas facile de se faire une idée de l'ordre de grandeur des atomes (...) le diametre d'un atome est à peu près d'une centaine de millionème de centimètre.
Afin de visualiser cette taille minuscule, imaginez une orange gonflée à le dimension de la terre. Les atomes de l'orange auraient alors la taille de cerises. Des myriades de cerises étroitement serrées en un globe de la taille de la Terre, voilà l'image grossie des atomes dans une orange.

Un atome, par conséquent, est extremement petit comparé aux objets macroscopiques, mais il est énorme comparé à son noyau central. Dans notres image des atomes de la taille de cerises, le noyau d'un atome serait si petit que nous ne pourrions l'apercevoir. Si nous gonflons l'atome jusqu'a la taille d'un ballon, ou même d'une pièce, le noyau serait encore trop petit pour être perçu à l'oeil nu. Pour voir le noyau, nous devrions gonfler l'atome jusqu'aux dimensions de la plus grande coupole du monde, le dôme de la cathédrale Saint-Pierre à Rome. Dans un atome de cette dimension, le noyau aurait la taille d'un grain de sel ! Un grain de sel au milieu du dôme de Saint-Pierre et des grains de poussière tourbillonnant à leur tour dans le vaste espace du dôme. C'est ainsi que nous pouvons nous représenter le noyau et les électrons d'un atome.



Est-ce que ça tient ?

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Re: Physique quantique for dummies

Message par Like a Frog le Dim 5 Aoû 2018 - 16:28

Spoiler:

parellèlement aux leçons de la theorie atomique(...) nous devons nous tourner vers les problèmes épistémologiques auxquels déjà des penseurs comme le Bouddha et Lao-Tseu ont été confrontés, en essayant d'harmoniser notre situation de spectateurs et acteurs dans le grand drame de l'existence. - Niels Bohr

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mar 7 Aoû 2018 - 20:22

C’est une jolie comparaison que tu a trouvé, fjj...vx. Elle permet de résumer par analogie les trouvailles scientifiques jusqu’en 1920.

Décortiquons-la.
Avant toute chose, le mot clef est “modélisation”. Pour comprendre le mouvement d’un objet (par exemple un stylo), on peut le modéliser par une petite boule. Ce modèle permettra à l’aide de quelques hypothèses de se représenter différentes situations, voir de les expliquer. Mais en général on ne dira pas des phrases comme “ouaich mais les stylos ils ne se sont pas ronds donc ton modèle c’est du caca.” C’est pourquoi qui dit modèle dit aussi limite à respecter. Pour se représenter le jet d’un stylo un petit rond suffit. Pour être plus précis l’on dessinera un ovale afin d’inclure le mouvement de rotation sur lui-même, etc.

1) Vers 1800 John Dalton modélisa les atomes par des petites boules.

Postulats : grain de matière indéformables et indivisibles, qui peuvent se combiner et vibrent plus ou moins (cette vibration est mesurable par un thermomètre).

Avec ces hypothèses on peut appréhender les propriétés macroscopiques de la matière en donnant une explication par ce modèle atomique : différences et ressemblances entre les solides, liquides ou gaz, les passages de l’un à l’autre comme la fonte d’un glaçon, la pression, et ainsi de suite.

L’image de la coupole solide est tirée de ce modèle.

2) quand l’électron entra en jeu, on transforma la boule en gâteau de raisins-plum pudding (les raisins représentant les électrons).

3) 1909 expérience de Rutherford. Ses assistants Geiger et Mardsen bombardent une feuille d’or avec des particules radioactives. Résultat ? “C'était presque aussi incroyable que si vous aviez tiré un obus de trois cent soixante-quinze kilos sur un morceau de papier de soie et qu'il était revenu vous frapper.” En effet, certaines particules rebondissent, alors qu’elles sont de taille infimes par rapport aux atomes.
Ernest imagine un atome comme un système solaire : des électrons tournant autour d’un noyau positif très dense.

Problème : à force de tourner les électrons devraient se crasher sur le noyau. Plus d’électricité possible.

Dans le modèle que tu cites les orbites sont remplacées par un tourbillonnement. C’est un modèle faits de particules atome-électrons-noyau.

4) Le poste au-dessus du tiens propose un modèle de 1927 pour répondre aux expériences qui ont suivi celles de Rutherford. Au lieu de représenter les électrons autour d’un noyau, on peut les appréhender selon leur niveau d’énergie.

Le point de vue qui découle de la mécanique quantique, c’est que les atomes n’ont pas d’équivalent connu à grande échelle. Parfois rocher, parfois onde de probabilité, on peut les nommer des particlondes. Certains auteurs comme Étienne Klein sont pour le rejet d’une image quelconque d’un atome.

Donc plusieurs modèles possibles avec chacun leur limite, que doit respecter la personne qui s’aide de ces images pour raisonner, le fil rouge étant quand même l’appareil mathématique propre aux modèles.

Les maths sont la clef que ne possèdent pas le grand public quand il s’intéresse à la physique quantique. Elles demandent des efforts sur le long terme. Mais qui sait? Si on nous gavait de math avant le film du soir, cette physique nous paraîtrait simple. Les maths sont une langue universelle qu’on ne parle pas (sauf les plus motivés d’entre nous).

Merci de ton intervention!
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Like a Frog le Mar 7 Aoû 2018 - 22:22

Oui, en poursuivant mes lectures, il est dit effectivement que l'on ne peut pas saisir effectivement de "modèle" (je mets entee guillement, parce que je comprends bien mes lacunes gramaticales pour exprimer ce que j'ai compris)
Mais je trouve quand même que ça permet de comprendre par ex l'echelle du noyau er du coup sa grande force "d'attraction".
Je m'exprime surement très mal, et merci de me corriger si il faut.

Je trouve très intéréssant, ça pertube le sens commun, de ne pouvoir figer, délimiter, s'approprier entierement, inssaisissable.
Je pars de loin, et j'espere peut-être un moment pouvoir lire res petites lecons en les comprenant un peu -.-'

Merci.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mer 8 Aoû 2018 - 20:04

Elle est excellente, cette comparaison que tu as trouvée!
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Re: Physique quantique for dummies

Message par REGBEL le Mar 14 Aoû 2018 - 13:37

Je reviens sur ce fil avec beaucoup de retard et quelques questions :
1) A propos des fermions et du principe d'exclusion : quand on dit qu'il ne peut y avoir deux particules dans le même état, j'imagine que cela est valable pour une certaine distance. Quelle est cette distance ? Que se passe t il si on projette deux particules dans le même état l'une sur l'autre ? Ce principe est il démontré ou seulement observé ?
2) A propos des particules élémentaires autres que l'électron, comment fait on pour déterminer leur spin? Est ce toujours le même principe que le Stern Gerlach (c'est à dire un champ magnétique), ou bien autre chose ?
3) A propos des superpositions d'état : comment fait on pour déterminer le nombre d'états fondamentaux dont les combinaisons linéaires décrivent le système ? C'est à dire si je comprends bien la dimension de l'espace vectoriel engendré par les états fondamentaux.

Désolé si mes questions ramènent un peu en arrière du fil.
Merci encore pour toutes ces explications, je comprends enfin l'utilité de l'algèbre linéaire...
Une dernière question : ces méthodes mathématiques permettent elles de décrire parfaitement ce qui est observé (combinaisons linéaires d'états fondamentaux), ou bien est ce seulement un modèle plus élaboré que les précédents ?
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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Mar 14 Aoû 2018 - 22:27

Salut Regbel ! Si j’ai bien lu entre les lignes, tu as l’air d’avoir compris quelques mécanismes de l’algèbre linéaire qui sous-tend la mécanique quantique. Youpi !
Reprenons un peu tes questions :
A) les mathématiques quantiques ne sont pas une théorie qui peuvent se passer de l’expérience physique (comme la géométrie euclidienne qui part d’axiomes pour se développer sous forme de definitions-lemme-théorème-cqfd -corollaire.) On est loin des théories bourbakiennes. A un moment donné, il faut intégrer ce que nous montrent les expériences.
On le voit actuellement avec la crise des théories  des supersymétries qui ont enchanté les chercheurs depuis les années 70 mais qui ne collent pas avec les nombreuses expériences (au CERN on s’est consolé avec le boson de Higgs, puisque aucun résultat n’a corroboré ces théories.) http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=10314

Ainsi les tâtonnements et affinement des mesures permettent la construction-raffinement-destruction des outils mathématiques.

La physique quantique, est à mes yeux d’amateur surtout une mesure de position : une tâche à tel endroit, un beep issu du détecteur en haut à gauche, etc. Dans l’expérience du Stern-Gerlach il y a une tache au centre si l’électro-aimant n’est pas activé, deux taches verticales bien séparées lors de son activation.
Deux positions donc deux valeurs propres, et donc au moins deux vecteurs propres. Il se peut en effet qu’un système soit décrit avec trois vecteurs propres donnant seulement deux valeurs propres. On parle alors d’états dégénérés.
Exemple non dégénéré :  le résultat « pile » (valeur propre observée) est dû au côté « pile » de la pièce de monnaie. Pareil pour la face.
Exemple dégénéré: au lieu d’une piécette, j’ai un dé avec 4 cotés notés « pile » et 2 côtés « faces »
Dans les deux jeux, deux résultats possibles (pile ou face) mais la piécette est de dimension 2 tandis que le dé est de dimension 6 (=6 états du dé possible à obtenir et qui s’excluent mutuellement, donc 6 vecteurs propres orthogonaux).
En ne voyant que le résultat que d’un seul jet, je ne peux savoir si on joue avec le dé modifié ou avec une piécette. En itérant le jeu, je verrai plus de fréquences d’apparition « pile ». Le meilleur modèle s’approchera du dé modifié, donc avec de la dégénérescence.
On peut aussi choisir un opérateur matriciel A qui commute avec un autre dont les bases sont connues. (Rappel : si A et B sont deux matrices et que A fois B = B fois A, alors elles commutent) dans ce cas on s’approprient les états de la matrice B. (ECOC est le nom de cette technique dans le jargon).
Ceci pour répondre maladroitement à la question 3) Wink
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Invité le Jeu 16 Aoû 2018 - 23:18

REGBEL a écrit:Je reviens sur ce fil avec beaucoup de retard et quelques questions :
1) A propos des fermions et du principe d'exclusion : quand on dit qu'il ne peut y avoir deux particules dans le même état, j'imagine que cela est valable pour une certaine distance. Quelle est cette distance ? Que se passe t il si on projette deux particules dans le même état l'une sur l'autre ? Ce principe est il démontré ou seulement observé ?

C'est plus compliqué que ça. Le principe d'exclusion de Pauli n'interdit pas la superposition, mais elle la rend difficile (en gros ça génère une sorte de pression qui la rend très difficile, mais qui dans certains cas extrêmes peut etre dépassée).

Ce principe est démontré et observé.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Ven 17 Aoû 2018 - 21:19

REGBEL a écrit:Je reviens sur ce fil avec beaucoup de retard et quelques questions :
Une dernière question : ces méthodes mathématiques permettent elles de décrire parfaitement ce qui est observé (combinaisons linéaires d'états fondamentaux), ou bien est ce seulement un modèle plus élaboré que les précédents ?

Modèle classique vs modèle quantique

A)je suis dans un fort et je dois viser une cible au canon sur l’autre versant de la vallée. Calcul de balistique, en tenant compte des paramètres de départ. En joue, feu ! Le projectile a presque atteint sa cible. Petite correction due à la rafale de vent qui perturbe la trajectoire calculée. Paf dans le mille. L’exercice de terrain est et réussi. Merci aux trois lois de Newton.
B) de retour à la vie civile, me voici testeur de canon à électrons pour un constructeur de télévision avant d’être supplanté par les écrans des plats.
Je te laisse t’amuser avec la simulation :
http://www.didaktik.physik.uni-muenchen.de/elektronenbahnen/fr/kanone/klassisch/Simulation.php
Qui consiste à chauffer à 1700 degrés un filament métallique. La chaleur extirpe des électrons du métal qui seront accélérés en ligne droite par un courant électrique qui passe entre deux plaques.
Les aimants et les courants électriques modifient ce faisceau visible à l’œil nu. De cette expérience Thomson a touché irréversiblement à l’étymologie de l’a-tome. Désormais « ce qui n’a pas de partie » comporte un élément nouveau : l’électron. Atome devient plum-pudding.
Lois de Newton + 4 équations de Maxwell qui gèrent le magnétisme et l’influence électrique permettent de décrire correctement la trajectoire des électrons considérés comme des particules.

C) Stern-Gerlach. On chauffe un morceau d’argent qui crépite alors des atomes dans tous les sens. On place trois plaques verticales percées d’un trou afin d’obtenir un faisceau d’argent qui traverse une zone magnétisée. Comme les atomes d’argent sont neutres, ils devraient aller tout droit. Deux taches au lieu d’une contredisent les lois physiques. Deux jeunes chercheurs proposent de rajouter un effet inconnu dans le monde microscopique : le spin.

Différences principales entre modèle classique et quantique (selon Paul Thierry) ou le déterminisme-imprécision contre l’aléatoire-précision

a)La mécanique quantique contient dès le début de l’aléatoire, du flou dans ses paramètres de départ puisque tout ne peut être vu en un clin d’œil dans le monde atomique. Les marges d’erreur de la mécanique quantique sont quasi inexistantes, ce qui donne les résultats plus précis de l’histoire de la physique. Feynman donne une comparaison pour comprendre la différence entre les valeurs expérimentales et théoriques du moment magnétique de l’électron: cette “précision est du même ordre de grandeur de celle qu’on obtiendrait en mesurant la distance Los Angeles-New-York à l’épaisseur d’un cheveu près.” (p.21 Lumière et matière).

B) il y a une cassure nette entre le spin dans son espace mathématique de Hilbert et sa projection dans notre monde réel quand on le mesure. En physique classique, on peut refaire la trajectoire à l’envers.

C) le temps continu n’a pas d’équivalent en mécanique quantique. Pas d’opérateur temps à disposition, selon Wolfgang Pauli. “Il y a un avant, et un après discontinu et totalement aléatoire (Thierry à propos du formalisme p.16).

La physique quantique n’est donc pas une extension de la mécanique classique. Elle possède un noyau propre non réductible. Aujourd’hui il y a d’autres théories qui mêlent les deux mécaniques, parfaitement valables d’un point de vue mathématique mais qui ne sont pas utilisées majoritairement puisqu’elles n’apportent pas plus d’information que celle de 1927. J’y reviendrai.

Voilà c’est tout pour aujourd’hui.
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Re: Physique quantique for dummies

Message par REGBEL le Dim 19 Aoû 2018 - 10:02

Merci merci et encore merci à vous deux. Je crois que j'ai compris vos réponses.
Il faut donc faire attention à ne pas se laisser séduire par la beauté du formalisme mathématique, et donner la priorité à l'expérience. Ce qui paraît logique, mais ce qui est décrit est tellement loin de l'intuition de nos sens que je suis tombé dans le piège.
Du coup, je me demande comment la science fait pour progresser. Vu que les propriété découvertes paraissent complètement aléatoires, voire contre intuitives (la masse déportée à laquelle tu faisais allusion par exemple, ça me paraît impossible à concevoir à priori non?), comment fait on pour donner une direction aux expériences ? Ca n'est pas du tâtonnement non plus ? Alors ?
Et du coup si j'ai bien compris, quand une nouvelle propriété est découverte, on rajoute les états fondamentaux qui y correspondent dans le vecteur d'état qui décrit la particule (postulat numéro 2) ?
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Re: Physique quantique for dummies

Message par Invité le Dim 19 Aoû 2018 - 10:13

Non, ce n'est pas à l'arrache comme ça.

1°) on décrit des observation, on en déduit des lois. Par exemple la gravitation, Newton a déduit que...
2°) on pousse l'expérience aux limites possibles. On regarde si c'est vrai tout le temps. S'il y a des cas où la loi en question tombe à coté (par exemple Newton pour des corps extremement massifs ou des vitesses relativistes
3°) si on trouve des cas comme ça, la loi n'est pas fausse, elle a "juste" une limite de validité qu'il faut spécifier (Newton = vitesses faibles devant c)
4°) on cherche une loi, ou on trouve ce qui manque à la loi originele, pour comprendre ce qu'il se passe dans des cas comme ça

On avance comme ça. La science avait "tout" trouvé SAUF quelques trucs... qui ont donné naissance à la relativité générale, etc. Les instruments de mesure y sont pour beaucoup. Depuis qu'on arrive à sonder l'atome, la MQ est née, parce qu'on s'est aperçu que tout ce qu'on avait trouve à une échelle macroscopique n'était plus valable à cette échelle. L'objectif étant de relier toutes les lois qu'on a, pour trouver LA loi universelle qui permettrait aussi bien de décrire le quantique que la RG, etc.
Et pour l'instant ça marche plutot pas mal du tout. S on prend la MQ et qu'on l'extrapole à grande échelle (i.e. macroscopique), on retombe sur les lois classiques que l'on connait depuis longtemps.

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Re: Physique quantique for dummies

Message par tim9.5 le Lun 20 Aoû 2018 - 11:55

hobb a écrit:
Et pour l'instant ça marche plutot pas mal du tout. S on prend la MQ et qu'on l'extrapole à grande échelle (i.e. macroscopique), on retombe sur les lois classiques que l'on connait depuis longtemps.
: ca, c'est la version du physicien éclairé.

"Si on prend la MQ et qu'on l'extrapole à grande échelle (i.e macroscopique), on peut expliquer tous les trucs bizarres qui nous entoure par la médecine quantique, l'énergie quantique, le bullshit quantique, en laissant tomber les lois classiques qu'on ne connaît pas." : ça, c'est la version je-n'étudie-pas-la-physique-mais-j'explique-tout-par-elle. Qu'on essaie de comprendre le monde par les apports de la mécanique quantique est une bonne chose. Qu'on raconte n'importe quoi par de pseudo-concepts en est une autre.
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