Chapitre 4
Postulats de la physique quantique
Nous allons énoncer dans ce chapitre les postulats de base de la physique
quantique, en généralisant les résultats établis au chapitre précédent dans
deux cas particuliers : la polarisation du photon et le spin 1/2. Au lieu d’être
de dimension deux, l’espace des états sera a priori de dimension quelconque
N , voire de dimension infinie. Les postulats tels qu’ils sont énoncés dans ce
chapitre fixent le cadre conceptuel général de la mécanique quantique,e tn e
donnent pas directement les outils nécessaires pour résoudre des problèmes
spécifiques. La résolution d’un problème de physique concret suppose toujours une phase de modélisation, où l’on simplifie le système à étudier, où
l’on définit un cadre d’approximations, etc., et cette phase de modélisation
s’appuie inévitablement sur des considérations plus ou moins heuristiques qui
ne peuvent pas se déduire du cadre général de la physique quantique
1
.L e
§ 3.2.5 donne un exemple d’une telle démarche heuristique, conduisant à la
solution d’un problème concret, celui du mouvement d’un spin 1/2 dans un
champ magnétique.
Il est possible d’utiliser d’autres ensembles de postulats : par exemple une
autre approche de la mécanique quantique consiste à énoncer des postulats
sur les intégrales de chemin (§ 12.2.3). Comme c’est souvent le cas, une même
théorie physique peut revêtir plusieurs habillages mathématiques différents.
Enfin, il faut souligner que les postulats de la physique quantique soulèvent
des problèmes épistémologiques difficiles, qui sont encore largement débattus
aujourd’hui ; ils seront effleurés au § 11.4.7.
1. Cette démarche n’est pas fondamentalement différente de celle utilisée en physique
classique. Par exemple, les trois lois de Newton fixent le cadre conceptuel de la mécanique
classique, mais la solution d’un problème concret requiert toujours une phase de modélisation : simplification du problème posé, approximations pour les forces, etc.
Postulats de la physique quantique
Nous allons énoncer dans ce chapitre les postulats de base de la physique
quantique, en généralisant les résultats établis au chapitre précédent dans
deux cas particuliers : la polarisation du photon et le spin 1/2. Au lieu d’être
de dimension deux, l’espace des états sera a priori de dimension quelconque
N , voire de dimension infinie. Les postulats tels qu’ils sont énoncés dans ce
chapitre fixent le cadre conceptuel général de la mécanique quantique,e tn e
donnent pas directement les outils nécessaires pour résoudre des problèmes
spécifiques. La résolution d’un problème de physique concret suppose toujours une phase de modélisation, où l’on simplifie le système à étudier, où
l’on définit un cadre d’approximations, etc., et cette phase de modélisation
s’appuie inévitablement sur des considérations plus ou moins heuristiques qui
ne peuvent pas se déduire du cadre général de la physique quantique
1
.L e
§ 3.2.5 donne un exemple d’une telle démarche heuristique, conduisant à la
solution d’un problème concret, celui du mouvement d’un spin 1/2 dans un
champ magnétique.
Il est possible d’utiliser d’autres ensembles de postulats : par exemple une
autre approche de la mécanique quantique consiste à énoncer des postulats
sur les intégrales de chemin (§ 12.2.3). Comme c’est souvent le cas, une même
théorie physique peut revêtir plusieurs habillages mathématiques différents.
Enfin, il faut souligner que les postulats de la physique quantique soulèvent
des problèmes épistémologiques difficiles, qui sont encore largement débattus
aujourd’hui ; ils seront effleurés au § 11.4.7.
1. Cette démarche n’est pas fondamentalement différente de celle utilisée en physique
classique. Par exemple, les trois lois de Newton fixent le cadre conceptuel de la mécanique
classique, mais la solution d’un problème concret requiert toujours une phase de modélisation : simplification du problème posé, approximations pour les forces, etc.