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Roger BALIAN
jacentes. Il émerge ainsi à notre échelle des propriétés, déterminisme, continuité,
irréversibilité, transitions de phase, qui diffèrent qualitativement des comportements microscopiques.
Ces progrès majeurs constituent une réussite conceptuelle spectaculaire du réductionnisme : grâce à l’application de la mécanique quantique, théorie microscopique, à des systèmes comportant un très grand nombre de particules et à l’emploi
de méthodes statistiques, le macroscopique, complexe et varié, s’est ramené au
microscopique, simple et unifié, donc plus fondamental. Ceci est particulièrement
net pour l’énergie, dont les multiples formes que nous percevons ne sont que
des reflets d’une même réalité sous-jacente. Cependant, même si nous savons
désormais que les sciences macroscopiques découlent de la microphysique, elles
ne sont pas pour autant devenues caduques. En effet, en raison de l’émergence
de phénomènes a priori inattendus lorsqu’on passe d’une échelle à l’autre, des
études de physique à notre échelle restent toujours indispensables : elles seules
permettent de découvrir et d’explorer de tels phénomènes, même si ces derniers
peuvent a posteriori trouver leur explication dans la physique microscopique. De
plus, celle-ci fait intervenir un très grand nombre de degrés de liberté, dont la manipulation est dans la pratique souvent irréalisable. En particulier, pour les applications
de la physique à l’énergétique, une approche macroscopique suffit à la plupart des
besoins.
L’APPORT DE LA MÉCANIQUE QUANTIQUE, DE LA RELATIVITÉ
ET DE LA PHYSIQUE DES PARTICULES
Même si les progrès de la physique au XX
e siècle ont porté principalement sur des
aspects microscopiques apparemment éloignés de notre expérience quotidienne,
ils ont apporté des éclairages nouveaux sur le concept d’énergie, qui s’est ainsi
enrichi et précisé. Par ailleurs, la physique nouvelle a, dans le domaine de l’énergétique, donné naissance à des objets technologiques aussi divers et novateurs que
les réacteurs nucléaires ou les piles photovoltaïques.
Nous avons rappelé ci-dessus les origines de la mécanique quantique : afin d’expliquer la loi de PLANCK, qui régit la manière dont l’énergie se distribue selon les fréquences dans un rayonnement comme celui du Soleil, il faut quantifier le rayonnement, c’est-à-dire le représenter comme une assemblée de particules, les photons.
En conséquence, l’énergie d’un rayonnement ne peut prendre que des valeurs discrètes, égales à la somme des énergies des photons qui le constituent. Les progrès
ultérieurs de la physique quantique ont montré que la quantification de l’énergie est
un phénomène général. L’énergie de tout système fini ne varie pas de façon continue ; elle ne peut prendre que certaines valeurs discrètes bien définies. Cette propriété contraste avec notre expérience courante, qui semble indiquer que l’énergie
est une grandeur continue. Cependant, à notre échelle, les valeurs permises pour
l’énergie d’un système comportant un grand nombre de constituants élémentaires
sont certes discrètes, mais si denses que leur caractère discontinu est invisible.
Roger BALIAN
jacentes. Il émerge ainsi à notre échelle des propriétés, déterminisme, continuité,
irréversibilité, transitions de phase, qui diffèrent qualitativement des comportements microscopiques.
Ces progrès majeurs constituent une réussite conceptuelle spectaculaire du réductionnisme : grâce à l’application de la mécanique quantique, théorie microscopique, à des systèmes comportant un très grand nombre de particules et à l’emploi
de méthodes statistiques, le macroscopique, complexe et varié, s’est ramené au
microscopique, simple et unifié, donc plus fondamental. Ceci est particulièrement
net pour l’énergie, dont les multiples formes que nous percevons ne sont que
des reflets d’une même réalité sous-jacente. Cependant, même si nous savons
désormais que les sciences macroscopiques découlent de la microphysique, elles
ne sont pas pour autant devenues caduques. En effet, en raison de l’émergence
de phénomènes a priori inattendus lorsqu’on passe d’une échelle à l’autre, des
études de physique à notre échelle restent toujours indispensables : elles seules
permettent de découvrir et d’explorer de tels phénomènes, même si ces derniers
peuvent a posteriori trouver leur explication dans la physique microscopique. De
plus, celle-ci fait intervenir un très grand nombre de degrés de liberté, dont la manipulation est dans la pratique souvent irréalisable. En particulier, pour les applications
de la physique à l’énergétique, une approche macroscopique suffit à la plupart des
besoins.
L’APPORT DE LA MÉCANIQUE QUANTIQUE, DE LA RELATIVITÉ
ET DE LA PHYSIQUE DES PARTICULES
Même si les progrès de la physique au XX
e siècle ont porté principalement sur des
aspects microscopiques apparemment éloignés de notre expérience quotidienne,
ils ont apporté des éclairages nouveaux sur le concept d’énergie, qui s’est ainsi
enrichi et précisé. Par ailleurs, la physique nouvelle a, dans le domaine de l’énergétique, donné naissance à des objets technologiques aussi divers et novateurs que
les réacteurs nucléaires ou les piles photovoltaïques.
Nous avons rappelé ci-dessus les origines de la mécanique quantique : afin d’expliquer la loi de PLANCK, qui régit la manière dont l’énergie se distribue selon les fréquences dans un rayonnement comme celui du Soleil, il faut quantifier le rayonnement, c’est-à-dire le représenter comme une assemblée de particules, les photons.
En conséquence, l’énergie d’un rayonnement ne peut prendre que des valeurs discrètes, égales à la somme des énergies des photons qui le constituent. Les progrès
ultérieurs de la physique quantique ont montré que la quantification de l’énergie est
un phénomène général. L’énergie de tout système fini ne varie pas de façon continue ; elle ne peut prendre que certaines valeurs discrètes bien définies. Cette propriété contraste avec notre expérience courante, qui semble indiquer que l’énergie
est une grandeur continue. Cependant, à notre échelle, les valeurs permises pour
l’énergie d’un système comportant un grand nombre de constituants élémentaires
sont certes discrètes, mais si denses que leur caractère discontinu est invisible.