viii
Physique des systèmes complexes
de particules neutres (les neutrons), autour duquel gravitent autant d'électrons sous l'effet
de la force de Coulomb.
Puis, de nombreux autres problèmes sont mis en évidence, parmi lesquels celui du rayonnement du corps noir. Max Planck découvre une formule (empirique) décrivant rigoureusement la forme du spectre lumineux émis à une température donnée, mais ne peut la
justifier qu'à la condition d'admettre que les échanges énergétiques du champ électromagnétique se font par quantité discrète E = h v . Pourtant autant, Planck refusait
d'admettre que le champ électromagnétique soit constitué de particules de cette énergie,
puisque la théorie corpusculaire de la lumière de Newton avait été vigoureusement surplombée par la théorie ondulatoire. Ce fut Einstein, dans l'explication de l'effet photoélectrique, qui décomposa (quantifia) le champ électromagnétique en particules appelées
« photons » ! Retour en arrière ou fait nouveau ?
Fait nouveau, qui se combine, entre autre, avec l'observation que les électrons se comportent, dans certaines circonstances, comme des rayons X puisqu'ils sont eux-mêmes également « diffractés » par les réseaux cristallins. Les électrons respectent bien la loi de
Bragg, à condition qu'on leur attribue une longueur d'onde À = h / p où p est leur quantité de mouvement. Alors, y a-t-il une différence ou une «complémentarité » entre
l'aspect ondulatoire ou l'aspect corpusculaire des phénomènes physiques?
Il faut reconnaître que l'ensemble de ces «faits-question» n'est compréhensible ni dans
le cadre de la mécanique de Newton ni même dans celui de la relativité d'Einstein.
Là où ces théories ne vont pas, c'est qu'elles préconisent que les grandeurs fondamentales, c'est-à-dire les «coordonnées généralisées» et les «impulsions généralisées» sont
censées être « indépendantes » dans le cadre des « mécaniques ». Elles sont, par là même,
des caractéristiques mesurables simultanément, à condition que la mesure de l'une ne
perturbe pas la valeur de l'autre. Or, si cela semble vrai au niveau macroscopique, car de
toute évidence ce n'est pas la mesure de la position d'un train ou d'un astre qui troublera
sa vitesse, cela ne l'est pas forcément au niveau des particules élémentaires! En effet, la
mesure de la position d'une particule (qui nécessite l'intervention d'un choc entre cette
particule avec, au moins, un photon, sinon on ne pourrait pas la voir !) perturbe de façon
« acausale » son évolution, donc toute mesure ultérieure de son impulsion. Il s'avère ainsi
que les grandeurs position x et impulsion p constituent des « observables incompatibles »
dont les mesures respectives modifient l'état de tout système dans des proportions telles
que
(10)
C'est bien parce que la constante de Planck h = 6.62610- 34 Jsest excessivement petite
qu'on peut oublier cette relation dans le cas des systèmes macroscopiques. Mais sûrement
pas dans le domaine quantique. On disait, au début le la mécanique quantique
« Toute mesure perturbe le phénomène»
En réalité, les différents faits expérimentaux évoqués ainsi que nos remarques précédentes pour tenter de les justifier, ne sont là que pour révéler un comportement « intrinsèque » des particules élémentaires ! De la même façon que Newton a affirmé, sans expliquer pourquoi, que les masses graves s'attirent, qu'Einstein a décrit, sans expliquer pourquoi, comment les masses déforment l'espace-temps, et de la même façon que Maxwell a
relié, dans quatre équations, les deux composantes du champ électromagnétique, sans
expliquer pourquoi, il est possible de rendre compte du comportement « quantique » des
particules élémentaires en adoptant comme principe
Physique des systèmes complexes
de particules neutres (les neutrons), autour duquel gravitent autant d'électrons sous l'effet
de la force de Coulomb.
Puis, de nombreux autres problèmes sont mis en évidence, parmi lesquels celui du rayonnement du corps noir. Max Planck découvre une formule (empirique) décrivant rigoureusement la forme du spectre lumineux émis à une température donnée, mais ne peut la
justifier qu'à la condition d'admettre que les échanges énergétiques du champ électromagnétique se font par quantité discrète E = h v . Pourtant autant, Planck refusait
d'admettre que le champ électromagnétique soit constitué de particules de cette énergie,
puisque la théorie corpusculaire de la lumière de Newton avait été vigoureusement surplombée par la théorie ondulatoire. Ce fut Einstein, dans l'explication de l'effet photoélectrique, qui décomposa (quantifia) le champ électromagnétique en particules appelées
« photons » ! Retour en arrière ou fait nouveau ?
Fait nouveau, qui se combine, entre autre, avec l'observation que les électrons se comportent, dans certaines circonstances, comme des rayons X puisqu'ils sont eux-mêmes également « diffractés » par les réseaux cristallins. Les électrons respectent bien la loi de
Bragg, à condition qu'on leur attribue une longueur d'onde À = h / p où p est leur quantité de mouvement. Alors, y a-t-il une différence ou une «complémentarité » entre
l'aspect ondulatoire ou l'aspect corpusculaire des phénomènes physiques?
Il faut reconnaître que l'ensemble de ces «faits-question» n'est compréhensible ni dans
le cadre de la mécanique de Newton ni même dans celui de la relativité d'Einstein.
Là où ces théories ne vont pas, c'est qu'elles préconisent que les grandeurs fondamentales, c'est-à-dire les «coordonnées généralisées» et les «impulsions généralisées» sont
censées être « indépendantes » dans le cadre des « mécaniques ». Elles sont, par là même,
des caractéristiques mesurables simultanément, à condition que la mesure de l'une ne
perturbe pas la valeur de l'autre. Or, si cela semble vrai au niveau macroscopique, car de
toute évidence ce n'est pas la mesure de la position d'un train ou d'un astre qui troublera
sa vitesse, cela ne l'est pas forcément au niveau des particules élémentaires! En effet, la
mesure de la position d'une particule (qui nécessite l'intervention d'un choc entre cette
particule avec, au moins, un photon, sinon on ne pourrait pas la voir !) perturbe de façon
« acausale » son évolution, donc toute mesure ultérieure de son impulsion. Il s'avère ainsi
que les grandeurs position x et impulsion p constituent des « observables incompatibles »
dont les mesures respectives modifient l'état de tout système dans des proportions telles
que
(10)
C'est bien parce que la constante de Planck h = 6.62610- 34 Jsest excessivement petite
qu'on peut oublier cette relation dans le cas des systèmes macroscopiques. Mais sûrement
pas dans le domaine quantique. On disait, au début le la mécanique quantique
« Toute mesure perturbe le phénomène»
En réalité, les différents faits expérimentaux évoqués ainsi que nos remarques précédentes pour tenter de les justifier, ne sont là que pour révéler un comportement « intrinsèque » des particules élémentaires ! De la même façon que Newton a affirmé, sans expliquer pourquoi, que les masses graves s'attirent, qu'Einstein a décrit, sans expliquer pourquoi, comment les masses déforment l'espace-temps, et de la même façon que Maxwell a
relié, dans quatre équations, les deux composantes du champ électromagnétique, sans
expliquer pourquoi, il est possible de rendre compte du comportement « quantique » des
particules élémentaires en adoptant comme principe