Rayonnement du corps noir, et naissance de la physique quantique...

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Message par Invité le Sam 7 Avr 2012 - 14:01

Bonjour,

Je suis à la recherche d'un interlocuteur (prof. d'université par exemple ?) pour comprendre quelques éléments particuliers concernant la naissance de la physique quantique avec le rayonnement du corps noir. Question pointue (?), mais sans math !

Car la lecture de plusieurs ouvrages amènent des questions, qui en aménent d'autres...
Mais la littérature sur le Net ne m'apporte pas le degré de précision souhaité. Sacré zèbre va !

Il s'agit bien de comprendre ici, pas de pratiquer Smile

Avis aux amateurs du genre !

Merci.

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Message par Thaïti Bob le Sam 7 Avr 2012 - 15:52

ouaille, peut pas te répondre, mais suis intéressé aussi !

Déjà je ne ne connais en fait rien à la physique quantique, mais rayonnement, corps noir, ça ça me dit plus héhé. Parles tu de l'horizon cosmologique, le rayonnement diffus cosmologique 3K ?
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Message par Invité le Sam 7 Avr 2012 - 16:24

Bonjour,

Ma quête n'est pas aussi profonde que la cosmologie.

Il s'agit de la démarche de Plank en 1900, qui à bout d'idées a inventé les quanta par impuissance à trouver une autre explication !
Lui même n'y croyait pas ! Et pensait retrouver la physique classique un peu plus loin...
Il a été très déçu de son invention Smile

Pour ma part, j'ai sensiblement compris la loi de Rayleigh-Jeans, qui s'appuyait sur la physique newtonienne classique. Et donnait des résultats faux pour les courtes longueurs d'ondes, dont la classique "catastrophe ultraviolette".
C'est ce qui a mis Plank en action !

Par contre, dans la théorie de Plank, j'arrive aux ondes stationnaires et à leurs différents modes d'oscillation harmonique. Ces harmoniques (nombres entiers) doivent être très proche de la nécessité de quantifier l'énergie, mais il me manque quelques éléments pour faire le lien.
- Pourquoi des ondes stationnaires ?
- Comment transposer les harmoniques de ces ondes en quanta ?
- Plus loin dans le raisonnement : Une onde est associée à chaque particule, mais une onde de quoi ?

Là, je suis un peu court ! Smile

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Message par bepo le Sam 7 Avr 2012 - 17:21

Pour la nature de l'onde je peux te répondre, je crois.(victoire lol)
C'est une onde électromagnétique.(deux oscillations orthogonales 1 électrique et 1 magnétique)

Les quanta et les harmoniques je sais pas bien.
Mais pour une longueur d'onde fondamentale données, les harmoniques sont les seules formes d'énergie qui ne soient pas destructrices. Donc elles sont forcément quantifiées.
Prend l'analogie d'une corde d'instrument pour mieux comprendre peut être.
Sinon je suis la discussion.

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Message par Thaïti Bob le Sam 7 Avr 2012 - 18:18

Je dirais que c'est plutôt une quête encore plus profonde ! ^^

A ce que j'ai lu sur Wikipedia là, un corps noir dans cette théorie est modélisé comme une cavité contenant des rayonnements

-Pk les ondes stationnaires ?
Ce que je peut te dire, c'est que dès qu'on a affaire à une cavité finie (donc comportant des conditions aux limites), une onde qui s'y trouverait est réfléchie par la paroi (en ce point, l'amplitude de l'ondulation est forcément nulle, je sais plus exactement pourquoi mais c'est ça). L'onde réfléchie s'additionne avec l'onde incidente puis est reréfléchie etc. L'addition de tout ça fait qu'il se forme une onde stationnaire entre les 2 parois. Visuellement, on a l'impression qu'il n'y a pas de propagation d'où le mot stationnaire. C'est ce qui se passe dans un corps de guitare en résonance par exemple.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Catastrophe_ultraviolette#R.C3.A9solution_classique_du_corps_noir

- Comment transposer les harmoniques de ces ondes en quanta ?
A ce que j'en ai vite fait compris et mes toutes petites bases d'avant : à mon avis la question n'a pas trop de sens et ces deux choses n'ont pas tant de rapport que ça entre elles :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Planck#Lois_de_rayonnement_et_hypoth.C3.A8se_quantique
bref, peux pas trop répondre, à part le fait que "dE = n h*nu" avec dE l'échange d'énergie, n un nombre quelconque de quanta, h la constante et nu la fréquence (= inverse à la longueur d'onde du rayonnement en question), lors d'échanges entre particules, ou changements d'états atomiques par exemple.
Alors que dans un corps noir, on s'intéresse à une infinité de longueurs d'ondes qui cohéxistent indépendament. La loi de Rayleigh puis Planck permettent de décrire l'énergie émise en dehors suivant la température et la longueur d'onde. J'ai pas trop l'impression qu'il reste une notion de discretisation avec ça.

- google "fonction d'onde" et "état quantique" mais pour moi trop compliqué à comprendre.

Je te conseille de bouquin de Stephen Hawking L'Univers dans une coquille de noix qui explique bien ça, ni trop vulgarisé, ni trop compliqué, et joliment illustré. Mais m'en souviens plus trop et mon frère me l'a piqué !

PS : connais-tu bien la théorie des ondes générale, en mécanique simple quoi ?
PS2 : sans maths, ce sera strictement impossible de comprendre en détail, et d'appréhender les concepts et leurs relation et interaction...
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Message par Fata Morgana le Sam 7 Avr 2012 - 18:59

Ça me donne une idée. Quand on a un sujet comme ça qui intéresse pas mal de monde, le forum devrait faire venir des invités pour nous apprendre ! Personnellement, j'adorerais ça je crois. Very Happy
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Message par Schremdu le Sam 7 Avr 2012 - 19:22

Fata Morgana a écrit:Ça me donne une idée. Quand on a un sujet comme ça qui intéresse pas mal de monde, le forum devrait faire venir des invités pour nous apprendre ! Personnellement, j'adorerais ça je crois. Very Happy

J'adore et j'adhère !

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Message par Fata Morgana le Sam 7 Avr 2012 - 19:33

Déjà Luc est overbooké avec les salons et tout, et on attaque déjà avec un autre plan ! Razz
J'ose pas lui en parler... silent
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Message par Polaris le Sam 7 Avr 2012 - 21:57

Une onde est associée à chaque particule, mais une onde de quoi ?
La mécanique quantique dit qu'une particule solide se comporte, à certaines échelles, comme si elle était une onde. Il y a donc une longueur d'onde correspondant à la particule, et certaines formules qui s'appliquent aux ondes marchent également avec des particules. Je ne peux pas t'en dire beaucoup plus, la mécanique quantique est une matière que j'ai abandonné dès que j'ai pu.
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Message par Thaïti Bob le Sam 7 Avr 2012 - 22:58

euh j'ai l'impression qu'il y a confusion.
D'abord, il y a "dualité onde-corpuscule" de la lumière = le rayonnement. cette dualité est relativement simple et peut s'observer par des expériences qu'on fait en TP dans les classes prépas 2ème année : la lumière peut se comporter comme une onde et toute la théorie qui s'en suit, mais elle se comporte également comme une particule. Je crois que c'est ça qui a amené à l'invention/découverte du photon qui est donc la particule qui porte la la lumière.

Et ensuite, il y a l'onde qu'on associe à chaque particule, en théorie quantique. C'est la "fonction d'onde", qui est expliquée comme je l'ai lu sur wikipedia :
En mécanique quantique, la dualité onde-particule est expliquée comme ceci : tout système quantique et donc toute particule est décrit par une fonction d'onde qui code la densité de probabilité4 de toute variable mesurable (nommées aussi observable). La position d'une particule est un exemple d'une de ces variables. Donc, avant qu'une observation soit faite, la position de la particule est décrite en termes d'ondes de probabilité.

Et c'est là que j'ai découvert qu'en fait, la dualité onde-corpuscule de la lumière peut être généralisée à tout type de particule quantique : éléctron, atome apparement...
Cette expérience illustre également une caractéristique essentielle de la mécanique quantique : jusqu'à ce qu'une observation soit faite, la position d'une particule est décrite en termes d'ondes de probabilité, mais après que la particule est observée (ou mesurée), elle est décrite par une valeur fixe.
c'est un peu de la que vient le chat de Schrödinger je crois : tant qu'on a pas ouvert la boite, il est dans les deux états possibles (mort ou vivant). Pour faire le parallèle avec une particule : tant qu'on a pas fait le processus de mesure (plaque photographique par exemple), le photon peut se trouver à tous les endroits possibles, avec une certaine proba quand même à certains endroits priviliégiés. Seule le moment de la mesure fixe et détermine définitivement l'état du chat ou la position du photon.
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Message par Invité le Sam 7 Avr 2012 - 23:16

http://fr.wikipedia.org/wiki/Dualit%C3%A9_onde-particule
La dualité onde-particule fut longtemps un souci, entre les pro-particule et les pro-ondes... ^^
Chacun avait raison, mais pensait donc que l'autre camp avait forcément tort. Ce qui était une erreur, ils avaient semble-t-il raison tous les deux en même temps, mais ne voulaient pas le comprendre.
C'était au 17° siècle. ça je m'en souviens bien, c'était hallucinant de découvrir ça en cours à la Fac...
Je vous ai trouvé un extrait pour citer:

En physique, la dualité onde-particule ou dualité onde-corpuscule est un principe selon lequel tous les objets de l'univers microscopique présentent simultanément des propriétés d'ondes et de particules. Ce concept fait partie des fondements de la mécanique quantique.

Cette dualité tente de rendre compte de l'inadéquation des concepts conventionnels de « particules » ou d'« ondes », pris isolément, à décrire le comportement des objets quantiques. L'idée de la dualité prend ses racines dans un débat remontant aussi loin que le XVIIe siècle, quand s'affrontaient les théories concurrentes de Christiaan Huygens qui considérait que la lumière était composée d'ondes et celle de Isaac Newton qui considérait la lumière comme un flot de particules. À la suite des travaux d'Albert Einstein, Louis de Broglie et bien d'autres, les théories scientifiques modernes accordent à tous les objets une nature d'onde et de particule, bien que ce phénomène ne soit perceptible qu'à des échelles microscopiques.

Onde ou particule, c'est l'absence de représentation plus adéquate de la réalité des phénomènes qui nous oblige à adopter, selon le cas, un des deux modèles alors qu'ils semblent antinomiques (voir infra).




Pour le Chat de Schrödinger, je ne peux m'empêcher de penser que les états possibles restent "tous" existants "quelque part". Mais je ne sais pas si cela rejoint des découvertes en ce sens.
Comme une liste des empreintes possibles dans une dimension, dans une existence propre. et hop ensuite une autre existence pour la mesure faite, mais qui garde son empreinte dans la liste des possibles aussi.
Deux façons d'exister, simultannées. Soit en empreinte possible, soit dans "la" mesure faite, c'est ainsi que je perçois le concept qui me trotte en tête, mais j'ignore si c'est valide ou non, ou peut-être valide et déjà découvert... Laughing

Cela ferait ça, dans l'idée qui trottine:
* plan des existences possibles, de tous les possibles
* plan de "la" mesure faite, une seule des possibles (a priori), qui existerait alors sous une autre forme, dans cet autre plan, mais en gardant son empreinte dans le monde des possibles...
* et tout ceci existe en même temps. Tous les possibles, existent en même temps que la mesure faite, en permanence. Mais pas dans le même état: les possibles d'un côté, la mesure d'un autre.

(idée trottinante, mais je ne sais pas si elle est "vraie" en quantique, ou pas du tout, faudrait que je retrouve mes cours pour me rafraîchir la mémoire)

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Message par Thaïti Bob le Dim 8 Avr 2012 - 0:17

Merci kara pour les précisions, dans la première partie de ton message !

Par contre, je pense qu'il vaut mieux rester dans ce fil à essayer de comprendre ce qui existe déjà (ou en tout cas les théories les plus plausibles et complètent de l'époque actuelle), que d'imaginer des choses plus ou moins farfelues. Je m'explique : tu parles du chat de Schrödinger qui t’amènes à penser à tous les états possibles qui coexisteraient encore après la mesure, d'où bien vite l'évocation de dimensions ou mondes parallèles à la startrek etc. Je veux pas critiquer ni faire le rabat joie hein prends le bien Smile L'expérience du Chat est une métaphore, une image qui permet de mieux appréhender le concept microscopique de la fonction d'onde, par l'utilisation d'un objet macroscopique, ni plus, ni moins. Bien vite on est tenté d'en faire d'autres interprétations supplémentaires mais qui sont à mon avis erronées (mon avis de non-expert je précise, mais j'ai quand même fait des études maths sup maths spé assez récemment, qui couvrent la théorie des ondes, le rayonnement des corps, un tout petit peu de quantique pour les niveaux d'énergie h nu en chimie atomique, Pauli etc et j'ai lu quelques bouquins de vulgarisation de cosmologie tout ça)
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Message par Invité le Dim 8 Avr 2012 - 9:42

hello tous,

la PQ est un truc sur lequel j'ai bloquer pendant un certain temps. Helas, je fleur bon l'amateurisme (je n'ai même pas le bac, c'est pour dire ^^), aussi mes propos seront à prendre avec des pincette, mais voici l'image que je m'en fait:

L'objet quantique, ne souffre d'aucune dualité: il est à la fois onde et corpusule, simplement notre esprit n'est pas capable d'appréhender cette état.
Ce double état quantique vient du fait que l'on est incapable de déterminé simultanément et la position et la vitesse de l'objet quantique.

Ainsi la représentation que l'on se fait d'un atome est par exemple parfaitement fausse: Rayonnement du corps noir, et naissance de la physique quantique... Atome-1. si l'on devait se tenter à le représenter, il ressemblerait plus a un nuage, notamment l'electron qui ne suis pas un orbite ( comme la terre autour du soleil): la gravitation n'a aucune prise à l’échelle quantique, seul la force électromagnétique, l'interaction faible et l'interaction forte on court dans le modèle standart.

pour réintegrer l'interaction gravitationnel, il faut encore descendre d'echelle (oui, oui plus petit que les particules^^) et en arriver à la théorie M dans un monde encore plus étrange que le monde quantique avec 11 dimension (degré de liberté) au lieu de nos 4 connues (1devant-derrierre, 2haut-bas, 3droite-gauche et 4 le temps).

Mais, je m'égart là ^^.
(je rappelle que je suis nul en math et en physique,) donc pour en revenir à la question originelle du file, ce que planck introduisis, c'est la constante (de planck donc), qui comme la vitesse de la lumière chez Einstein , est une limite (une constante ^^).
Je sais que ce que je vais dire est faux, mais je pense que ca peut aider a visualisé: cette fréquence délimite les deux état possible: onde puis corpuscule puis onde puis corpuscule, etc, etc
(tout en sachant que dans la notion de comportement corpusculaire n'implique pas forcement une masse)
et Planck qui avait introduit sa constante par commodité, dut l'admettre comme une "frontière"


voilà de ce que je crois savoir et n'hésiter pas a me reprendre (pédagogiquement ^^).

Amicalement,
Tramber

ps: les truc les plus délirant de la pq reste pour moi l'intriquation et la non localité quantique

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Message par Thaïti Bob le Dim 8 Avr 2012 - 13:14

tramber a écrit: notamment l'electron qui ne suis pas un orbite ( comme la terre autour du soleil): la gravitation n'a aucune prise à l’échelle quantique, seul la force électromagnétique, l'interaction faible et l'interaction forte on court dans le modèle standart.

pour réintégrer l'interaction gravitationnel, il faut encore descendre d'echelle (oui, oui plus petit que les particules^^) et en arriver à la théorie M dans un monde encore plus étrange que le monde quantique avec 11 dimension (degré de liberté) au lieu de nos 4 connues (1devant-derrierre, 2haut-bas, 3droite-gauche et 4 le temps).
Tout pitite précision : sisi, une particule peut décrire un orbite elliptique tout comme la lune autour de la terre. Du moins sur la papier car les forces de gravitation, électromagnétique, faible et forte sont toutes à peu près de la même essence. Dans le sens où ce sont des forces dites "centrales", càd qui ont lieu sur la droite qui relie les 2 objets en question. Dès qu'on a ceci, alors si on lance la particule, ce sera le même type de calcul qui fera déterminer la trajectoire. (Mais bien sûr, la trajectoire sera différente suivant le type de force, mais ce sera quand même des orbites, ellipses, paraboles etc ).
L'influence de ces forces est inversement proportionnelle à la distance entre les deux objets, pour la gravitation, c'est inversement proportionnel au carré de la distance, pour la force électromagnétique c'est au cube de la distance, pour la faible et forte après je sais plus trop, mais genre exposant 4 puis 6 par exemple. Ce qui fait que oui la gravitation n'a aucune prise à l'échelle quantique, car pour de très petites dimensions "r" : 1/r² est très inférieur et négligeable face à 1/r^3 et 1/r^6. Plus on se rapproche, plus la force forte FORCI VITE par rapport à la force gravitationnelle en d'autres termes. Bref, le truc à retenir, c'est que même si la particule est soumise à une force autre que la gravitation, elle peut quand même suivre des trajectoire similaires, de forme de même type, que celle dont on a l'habitude avec la gravitation. Sans quoi le tube cathodique n'aurait jamais existé par exemple.

Mais par contre, je suis d'accord avec la représentation du nuage d'électrons, qui est à ce que j'ai compris l'image qui permet de se représenter la notion de fonction d'onde de la particule.

Du coup tu peux m'en dire plus sur l'interaction gravitationnelle à très très petite échelle, rapidement ?
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Message par Invité le Dim 8 Avr 2012 - 13:37

il me semblait que l'orbite de l'electron n'était justement pas prévisible (impossibilité de localisé et de mesuré la vitesse sumiltanement)

quand a la force gravitationelle elle est exclu du modéle standart car négligeable a cette echelle. pour la retrouvé dans la théorie M, (je re re rapelle que je suis loin d'être un expert), il faut en revenir a l'origine de la théorie des cordes qui est né de la mise en équation de l'interaction forte qui représentait finalement une corde vibrante.

La théorie M prédit notament les branes (ou brames, je ne sait plus bref, une corde géante) ainsi notre univers lui même serais contenu a l'interieur d'une de ses brane (oui, on approche de la notion de multivers) ou tout ce que contient cette brane est limité a l'interieur de celle ci, et il me semble que la Théorie M prédis que la gravité est la seul chose qui est capable de fuir/migré a travers les branes ce "non confinement" expliquerait sont peu de prise (car elle fuit)

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Message par paela le Dim 8 Avr 2012 - 16:31

A mon humble avis, le problème des physicien avec la dualité onde-corpuscule est uniquement une conséquence de leur problème avec le problème de la mesure. Mais peut-etre pas remarque scratch

D'après Brian Greene, la gravitation est porté par un vecteur dont le modèle en théorie des cordes n'est pas confiné dans les trois dimensions d'espace.
Donc, il se pourrait qu'à l'échelle locale, où les autres dimensions deviennent non-négligeables, la gravitation puisse etre plus forte, inversement proportionnelle à la puissance 9ème du rayon par exemple.

Il est clair qu'à moins d'etre expert et bon expert, on ne comprend pas comment ça marche!
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Message par Invité le Dim 8 Avr 2012 - 17:00

Thaïti Bob, le mot "plan" peut se remplacer par un autre mot, c'est pour dire "truc" aussi, mais j'explique mal... C'était pas pour faire Star Trek, le mot "plan"... ^^

C''est pour faire une image, avec le fait que lorsqu'on mesure, hop, c'est tel état, tel "plan", tel "truc" qui est mesuré, réel.
Mais que resteraient valides "sous une autre forme", "sous un autre truc" toutes les autres réponses qui étaient aussi possibles, comme une sorte d'empreinte de tous les possibles.

Mais je n'arrive pas à retrouver d'où me vient cette image: si c'est une explication existant bel et bien en quantique, ou si c'est venu comme ça dans la tête. confused

C'est ça que je voudrais savoir: si c'est une notion validée ?
Et que devient la liste des possibles, une fois que l'on a mesuré.

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Message par Angeal le Dim 8 Avr 2012 - 18:43

Désolé de m'incruster dans le fil de la conversation. Mais j'aimerais savoir si il y'en a parmi vous, qui comprennent totalement les théories de la relativité restreinte, générale et les principes quantiques ?

J'ai beau avoir lu: "Comment je vois le monde" et "La relativité" D'Einstein, "L'étrange subtilité quantique" et "Y'a t'il un architecte de l'univers" de Stephen Hawking. J'ai toujours l'impression d'être dans une sorte de flou de ne saisir qu'un centième de ce qui est expliqué...c'est frustrant...je continu mes lectures mais je met du temps à tout emmagasiner de façon clair...

Combien avez-vous mis de temps ? Je vois que y'en a pas mal qui ont la trentaine passée.
Peut-être suis-je trop jeune...
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Message par Invité le Dim 8 Avr 2012 - 21:43

Angeal a écrit:Mais j'aimerais savoir si il y'en a parmi vous, qui comprennent totalement les théories de la relativité restreinte, générale et les principes quantiques ?

La physique quantique donne des formulations décrivant parfaitement le monde microscopique (le quoi et le combien !).
Les mathématiques sont donc reines.
Cependant, les différents prix Nobel ayant trempés dans le sujet depuis 1900 sont clairs et unanimes : On ne comprend pas comment ça marche ! (Le pourquoi !).

Donc, en attendant une percée théorique qui éclairerait la situation, il est inutile d'essayer de se représenter la chose. Hélas !
Par contre, on peut l'utiliser, l'appliquer !

Désolé, on en tous là !

Pour la Relativité je ne sais pas. Smile

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Message par quarante deux le Lun 9 Avr 2012 - 1:08

J'adorerais comprendre ça ! Malheureusement mon niveau en physique et en maths ne dépasse pas la 2de (j'ai fait un Bac littéraire), du coup, pas facile de comprendre.
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Message par Thaïti Bob le Lun 9 Avr 2012 - 1:41

Angeal a écrit:Mais j'aimerais savoir si il y'en a parmi vous, qui comprennent totalement les théories de la relativité restreinte, générale et les principes quantiques ?
C'est bien ça le problème oui. Ici on parle tous (moi y compris bien sûr) plus ou moins de trucs dont on a compris des bribes ou des bons morceaux, en tentant de les reformuler d'après ce dont on se souvient. C'est du téléphone arabe. Comme dit Drôme de Zèbre, la physique quantique est très détaillée, il me semble qu'elle est posée sur des bases très solides maintenant, mais franchement, selon moi, à moins d'avoir un niveau doctorat et de baigner dans l'actualité scientifique de ce milieu, je ne pense pas qu'on puisse en parler sérieusement. Même les bouquins que tu as lu sont de la vulgarisation. Ce domaine, qui est tout à fait au bout de l'aiguille d’acupuncture que forme la pointe du savoir de l'humanité n'est réellement maîtrisé dans sa globalité que par une poignée d'êtres humains sur terre, sinon quelques centaines à mon avis. Mon frère est en ce moment en train de finir sa thèse en physique des microparticules, il doit en connaitre un rayon mais je suis à peu près certain qu'il ne pourra pas vraiment nous expliquer tout ça ! Par contre il a des potes qui font pareil mais dans la physique théorique pure donc eux peut être que j'aurai l'occasion de discuter avec eux la semaine pro ! ^^ ça fera un beau sujet de conversation de mecs bourrés à 3h du mat haha. En tout cas pour moi, d'après ce que j'ai lu sur wikipedia ces derniers jours, il faut au moins avoir maths sup maths spé, ou l'équivalent licence en physique et maths, sinon la moindre formule sera complètement du hiéroglyphe, ou ne serait ce que pour avoir déjà pratiqué des trucs approchant (comportements physiques ou même symboles, outils mathématiques). Sinon il faut rester dans les métaphores illustratives que proposent les livres de vulgarisation.

Einstein disait : (de mémoire c'est u peu déformé) : "Un concept n'est vraiment compris et maîtrisé que quand tu es capable de l'expliquer à un petit enfant".

Sinon pour répondre à Trambler :
il me semblait que l'orbite de l'electron n'était justement pas prévisible (impossibilité de localisé et de mesuré la vitesse sumiltanement)
Ouai ouai, je ne pensais pas avoir dis le contraire. Elles sont bien imprévisibles mais plutôt basées sur des probas de position et/ou vitesse, mais ce que je voulais juste dire, c'est qu'ils ORBITENT bien quand même autour du noyau, comme la Lune et la Terre. Ils ne dessinent pas des carrés autour du noyau, des lignes brisées ou bien apparaissent à un endroit puis disparaissent pour revenir à un autre endroit. Ou alors j'ai rien pigé du tout. Ils orbitent, parfois de façon bien ronde, parfois, plutot comme si tu tenait dans ta main le bout d'un élastique, avec un caillou attaché à l'autre bout et que tu secoue ta main d'une manière donnée. Mais le plan de cet orbite n'est pas déterminable directement : il est soumis à cette loi qu'on appelle fonction d'onde et qui prédit la probabilité de position de cet orbite. Mate l'illustration pour l'atome d'Hydrogène issu de wikipedia :
Rayonnement du corps noir, et naissance de la physique quantique... 660px-Hydrogen_Density_Plots
un atome d'hydrogène, c'est un proton au centre, et un éléctron qui orbite autour. Suivant l'énergie que ce système de deux particules a recu (un peu comme si on avait chauffé l'atome), l'électron va être plus ou moins excité et va donc avoir des comportements différents pour chaque état d'excitation. Ces états d'excitations sont discrets, cad qu'il n'y en a pas une infinité continue, mais qu'on peut les dénombrer. chaque état d'énergie est donc quantifié. La plus petite somme d'énergie qu'on puisse apporter à cet électron pour le faire danser plus vite est un quantum d'énergie = h nu ! h est une constante, et nu est une fréquence. C'est parce que pour l'exciter, on lui a refilé un rayon lumineux : un photon ! Et donc chaque danse de cet électron est appelée "orbitale" : quand il est excité au minimum, il orbite de façon régulière, homogène dans toutes les directions autour du proton (représentation tout en haut à gauche), à une altitude assez basse. Dès qu'on lui rajoute un quantum d'énergie, il passe à une orbitale supérieure, une altitude plus haute, et d'autre paramètres interviennent et certaines directions pour orbiter sont privilégiées, et l'orbite peut devenir plutôt elliptique à ce que je suppose. C'est ce qu'on voit dans les autres illustrations qui sont des vues en coupes.
Bon ben voilà ce que j'ai retenu de mes cours de chimie, dégrossi "à la C'est pas Sorcier" !
Et quand un électron descend d'une orbitale : il émet un rayonnement, un photon pour se décharger de son énergie !
L'article "Atome d'hydrogène" de wikipedia a l'air super bien foutu, mais déjà pointu. autre mots clefs :
Car il ne faut pas oublier que avant de s'attaquer à la physique quantique, il y a bien assez de choses à savoir avant pour s'occuper quelques années !
"Ce que je sais, c'est que je ne sais rien" = c'est ce que j'aurais dit au micro à la remise de mon diplôme d'ingé si on m'avait proposé de parler. car ça devient vraiment ma devise, au fur et à mesure de découvrir des trucs en sciences !

Edit :
PS : la relativité restreinte et relative, ça j'ai l'impression que c'est un peu plus facilement atteignable sans gros bagages d'études, mais je ne m'y suis jamais plus penché que dans les mag Science et Vie ou Pour La Recherche. Mais la faudrai un autre fil de discussion.
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Message par Angeal le Lun 9 Avr 2012 - 10:05

Merci pour vos réponses Smile Je vais continuer d'en apprendre un maximum sur le sujet. Il est vrai que mon bagage mathématique est assez faible puisque je suis en bac L mais j'ai repris des cours de maths vitesse grand V avec des annabacs et autres sites. Et un super livre que je recommande:" Les indispensables mathématiques et physiques pour tous" d' Alexandre Moatti, avec notamment les plus célèbres équations quantiques, paradoxe EPR, chat de Shrodinger etc...
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Rayonnement du corps noir, et naissance de la physique quantique... Empty Point d'étape

Message par Invité le Lun 9 Avr 2012 - 10:50

Bonjour, et merci de participer à ce fil assez exigeant, je l'avoue...

Je lis avec intérêt vos différents apports.
Ils sont très divers quant à leur positionnement vis à vis du sujet, et je ne m'en plains pas.

Je précise, ou répète, mon attente en créant ce fil : Identifier des ressources permettant de comprendre, sans trop de math, l'émergence de la théorie quantique. Je parle bien d'émergence, et uniquement d'elle.

Le contexte : La physique classique a suffit à l'humanité jusqu'en 1900. A cette date trois problèmes sont apparus comme impossible à résoudre avec cette physique qui pourtant avait fait ses preuves :
- le spectre de rayonnement du corps noir ;
- l'invariabilité de la vitesse de la lumière dans le vide ;
- les raies spectrales des gaz.

Seul le premier problème me captive ici (qui trop embrasse point n'étreint).
- Une solution à ce premier problème (mais pas l'explication), a été apporté par Plank en 1900 avec la théorie des quanta.
- Le second problème trouvera lui aussi une solution, en 1905, avec la Relativité Restreinte, que je laisse donc hors sujet sur ce fil.
- Le troisième problème amène Niels Bohr à décrire l'atome de manière quantique à partir de 1912, en reprenant même un peu de relativité pour tenir compte des changements de vitesse des électrons sur des orbites elliptiques. Donc encore plus hors sujet.

Sur le premier problème, je recherche le "point de contact" entre la physique classique (celle de tous les jours) avec l'invention du quantum par Plank. L'épaisseur d'une feuille de papier à cigarette environ…
Toute la physique quantique peut se développer à partir de cette "invention" de Plank. Et il devient alors difficile d'y évoluer sans un certain bagage mathématique. La physique quantique ressemble, à mes yeux, à un cône en inox en équilibre sur sa pointe. C'est solide, fiable, mais ça ne repose que sur un point, et encore en équilibre… Je ne ressens pas le besoin de remettre en question le cône, ni son équilibre. J'ai simplement l'attente de comprendre comment on passe du "plan support" classique au point de contact du cône.
C'est pour cela que je cherche une ou plusieurs ressources, du domaine, pour ouvrir les portes que je ne sais ouvrir par mes propres moyens. Ceci dans l'axe de la compréhension, pas obligatoirement de la formulation.

Pour obtenir les réponses permettant d'ouvrir ces portes, je dois d'abord faire l'effort personnel d'aller aussi loin que possible dans ce qui est à ma portée, pour atteindre la première porte fermée. Pour cela j'écris actuellement ce que je comprends, avec des mots de tous les jours (?), pour bien préciser ce que je maîtrise, et donc bien décrire la première porte qui me semble fermée. Aujourd'hui je commence la quatrième page d'explication, et je pressens un certain nombre de portes à proximité. J'ai mes limites ! Chaque porte est pour moi un sujet sur lequel je ne saurais pas m'exprimer aisément (sic Einstein), ça veut dire que je n'ai pas compris…

Première surprise quand même, Plank a trouvé l'équation décrivant le spectre de radiation du corps noir par tâtonnement, pas par le raisonnement. Il a cherché les variables, les constantes, leur agencement par essais-erreurs jusqu'à ce que la formule "colle" aux observations expérimentales. Essayez de faire ça avec votre prof de physique ou de math, et vous verrez comment vous serez reçu Sad Lui a obtenu un Nobel, il n'y a pas de justice !
Ensuite Plank a cherché à "rationnaliser" son résultat bidouillé en adoptant une démarche inspirée de celle de Boltzmann concernant l'entropie des gaz, de manière statistique. Et il réussi la transposition de manière très satisfaisante.

Mais en procédant de la sorte, il n'a rien démontré du tout, sauf que la formule marche si l'on accepte la notion de quantum. Et aucune autre explication n'a été proposée à ma connaissance. On est bien sur la pointe du cône ici, sans explication de la situation d'équilibre. Tout le reste de la théorie quantique va ensuite de déployer en élargissant le cône vers le haut, et en acceptant le "miracle" du point de contact.

Si je veux aller plus loin, je dois me pencher un peu plus sur l'entropie de Boltzmann, il me semble. Et un certains nombre de concepts, utilisés de manière triviale, attendent que je précise aussi et encore mon savoir. Qu'est-ce que l'énergie, la chaleur, un rayonnement, un champ ? Intuitivement je comprends, physiquement il faut que je précise sérieusement Smile
Dès que j'ai la sensation de ne pas être ridicule je publie ici un PDF résumant ma compréhension. Pour l'instant il ne s'agit que du "plan support" en physique classique, et du début du "point de contact" avec la théorie quantique. Après une première validation par plus qualifié que moi quand même.

@quarante deux : Ensuite je pourrais publier "Les quanta pour les nuls ?" Smile Smile Smile Smile
Je suis formateur d'adultes (niveau II), ça se sent peut-être ici ?...

@Angeal : J'ai commencé la physique quantique le 29 mars, ticket de la bibliothèque faisant foi !

Voilà pour ce point d'étape.
Si certains peuvent m'aider à ouvrir des portes conceptuelles, n'hésitez pas à me contacter.
Un bonus, ici, dans le courant de la journée, pour patienter Smile


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Message par Invité le Lun 9 Avr 2012 - 11:47

Thaïti Bob a écrit:... Ils orbitent, parfois de façon bien ronde, parfois, plutot comme si tu tenait dans ta main le bout d'un élastique, avec un caillou attaché à l'autre bout et que tu secoue ta main d'une manière donnée ...
Une ellipse...
Un cercle est une ellipse dont les deux foyers sont confondus.
Donc tous les électrons orbitent sur des ellipses Smile

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Rayonnement du corps noir, et naissance de la physique quantique... Empty Chose promise, chose presque due !

Message par Invité le Lun 9 Avr 2012 - 13:29

DrôleDeZèbre a écrit:Un bonus, ici, dans le courant de la journée, pour patienter Smile.

Définition de la zébritude par Drôle de zèbre : Incapacité à résoudre les problèmes simples.

Mise en oeuvre immédiate : Il n'y a pas de pièces jointes possibles sur ce forum.

Pour prendre connaissance de l'article concernant la physique quantique :
- achetez Science & Vie - Avril 2012 - page 96 et suivantes.
Vous lirez ensuite, et avec intérêt aussi, page 52 - L'intelligence humaine en panne. Ce n'est pas un commentaire des discours électoraux, mais l'évolution du QI par pays. Aïe !
- prenez contact avec moi par MP afin d'obtenir les six pages en question (physique quantique seulement).

Toutes mes excuses pour avoir pensé que ce qui était évident était réel...

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