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Dix raisons qui font que les quanta ne sont pas des objets classiques
mercredi 18 décembre 2024, par
Dix raisons qui font que les quanta, particules réelles et virtuelles, noyaux atomiques, atomes et molécules ne sont pas des objets au sens de ceux du monde de notre vie quotidienne
Les raisons de distinguer nettement entre, d’un côté, des rochers, des tapis, des meubles, des livres, des êtres vivants, des bouteilles et, de l’autre, des molécules, des atomes, des noyaux atomiques, des particules, des quanta, c’est que….
1°) Les premiers sont tous des différents, ce sont des individus et il n’en existe pas deux qu’on ne puisse pas distinguer, même s’ils sont très ressemblants. L’identique n’existe pas parmi les objets qui nous entourent, qu’ils soient inertes ou vivants. Il n’y a pas davantage deux billes absolument identiques que deux êtres humains identiques ou que deux fils identiques ou des étoiles identiques. Par contre, deux quanta de même type dans le même état sont identiques. S’ils se rapprochent, on ne peut plus les distinguer. Il en va de même de deux électrons ou encore de deux protons, deux noyaux, deux atomes ou deux molécules de même type dans le même état. Ils ne peuvent pas être distingués non seulement par l’observation mais aussi par la théorie. Cela signifie que la nature elle-même ne distingue pas les deux quanta. C’est donc exactement l’inverse de la situation de deux objets à notre échelle qui, eux, ne sont jamais absolument identiques.
2°) Les objets à notre échelle, non quantiques si l’on peut dire car nous verrons qu’en fait toute la réalité a un fondement quantique, ont une autre particularité qui les distingue des objets quantiques : les premiers suivent des trajectoires, les seconds non. Les premiers semblent passer continument d’un point à un autre sans rupture alors que les seconds sautent toujours d’une position à une autre, sans continuité. Le saut n’existe pas apparemment dans la réalité à notre échelle et elle est la règle pour les quanta. On peut suivre la trajectoire d’un boulet ou d’un avion comme s’ils suivaient des parcours continus sans aucun saut, de manière complètement opposée au mouvement des quanta. Pire même, quand on suit le parcours d’un quanta, on ne peut même pas être sûrs que c’est toujours le même ! Là aussi, ce n’est pas notre observation qui ne permet pas d’être sûrs, la théorie aussi ne le permet pas ce qui signifie que la nature ne peut pas discriminer entre une particule et une autre passant à proximité. Elles peuvent s’échanger sans que cela change rien à la dynamique…
3°) En fait, les quanta ne peuvent pas passer d’une position à une autre continument parce qu’ils n’ont pas une position mais une probabilité de présence concentrée dans une zone qui est déterminée et ils sautent d’une probabilité de présence dans une zone à une autre… probabilité de présence (et pas une position) ! Ce n’est absolument pas le cas pour la matière à notre échelle. Les quanta sont marqués de manière obligatoire et permanente par les inégalités d’Heisenberg qui ne peuvent pas être violées alors qu’elles n’existent absolument pas pour la matière à notre échelle. Ces imégalités relient des paramètres décrivant l’objet, paramètres dont les précisions sont reliées de la manière suivante : plus l’une est précise, plus l’autre… ne l’est pas ! Par exemple, la position d’un quanta et sa vitesse ne peuvent pas être précises en même temps. Cette propriété n’existe absolument pas pour la matière à notre échelle. Des précisions sur des paramètres du même objet qui diminuent quand d’autres augmentent, on ne trouve pas cela ni pour des boulets de canon, ni pour des avions, ni pour des véhicules, ni pour des planètes, ni pour aucun objet de notre monde quotidien.
4°) A notre échelle, les objets peuvent être mesurés, éclairés, captés, ou observés sans modifier ni interrompre la dynamique et ce n’est pas du tout le cas à l’échelle des quanta (de la particule à la molécule). Pire même, pour les quanta, il suffit de mesurer ou de capter un élément du quanta pour que les autres disparaissent !
5°) Les quanta sont à la fois ondes et corpuscules alors que les objets de notre monde sont ou l’un ou l’autre exclusivement. Du coup, capter le corpuscule quantique supprime immédiatement l’onde ! Comme si on supprimait un canard ou un bateau en supprimant l’onde qu’il produit sur une surface d’eau !
6°) La rotation est encore une source de discorde entre quantique et classique (comme on appelle le niveau macroscopique où ne se manifestent pas les effets quantiques). En effet, un objet quantique est ramené à son état de départ par une rotation de deux tours alors qu’un objet classique l’est par une rotation d’un seul tour. Et il n’existe aucun objet classique qui ait besoin de deux tours pour revenir à son état de départ !
7°) Encore une discorde : quand on compte le nombre d’objets. A notre échelle, on trouve un nombre fixe qui ne peut pas changer si on ne fait pas venir un objet de l’extérieur. Ceux qui prétendent le contraire sont des magiciens, des mystiques, des sorciers et autres diseurs de balivernes. A l’échelle quantique, le nombre d’objet n’est pas fixe. Des objets quantiques peuvent parfaitement apparaitre et disparaitre sans que cela n’ait rien de mystérieux ou de magique. On en comprend tout à fait le fonctionnement : il suffit qu’une particule du vide, dite virtuelle, reçoive suffisamment d’énergie (par exemple en recevant un boson de Higgs) pour qu’elle devienne brutalement réelle (elle a doublé son énergie interne).
8°) La loi de la conservation de l’énergie totale d’un système isolé, toujours vérifiée à notre échelle, ne peut pas fonctionner au niveau quantique pour la simple raison qu’il n’y existe pas de système isolé et que l’énergie du vide peut sans cesse en fournir aux quanta.
9°) La causalité suivant la flèche du temps est une règle à notre échelle et pas du tout à l’échelle quantique. Il est très possible que des actions se déroulent en termes quantiques en sens contraire de la flèche du temps. Les quanta ne suivent pas une seule suite d’événements ponctuels mais ils obéissent au passage d’un ensemble de possibles avec diverses probabilités à un autre ensemble de possibles avec diverses probabilités.
10°) De multiples notions, comme le spin, les orbitales, la réduction du paquet d’ondes, l’onde de probabilité de présence, l’effet tunnel, le nuage virtuel, les particules et antiparticules virtuelles et leur formation en nuage permettant notamment l’écrantage de la particule et le phénomène des fentes de Young, les créations-annihilations, les nombres quantiques, les transitions quantiques et bien d’autres encore n’ont absolument pas cours à notre échelle (physique classique) et sont incontiurnables au niveau quantique.
Que faut-il en déduire ? Que la physique classique a tout faux et qu’on est trompés par nos visions du monde de tous les jours ? Pas vraiment ! Que la physique quantique dit n’importe quoi ? Pas du tout ! Elle fonde toute la réalité aussi bien quantique que classique et explique les deux et aussi le passage de l’un à l’autre (appelé « décohérence »).
En fait, c’est la réalité quantique qui est à la base du monde, et aux fondements de cette réalité quantique, il y a les différents niveaux du vide quantique, appelé du virtuel. Cette physique est la physique quantique des champs dscrète au sens où elle est fondée sur des quanta virtuels (particules et antiparticules d’une énergie moitié de celle des particule dites réelles). Et à ce propos rappelons une onzième opposition entre le monde quantique et classique : dans le premier le vide ne s’oppose pas diamétralement à la matière, alors que dans le second la matière, c’est du vide !
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https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6388
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5032
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3835
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https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4519
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article7439
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1698
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article568