Mécanique quantique

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Partie intégrante de la Physique quantique, la Mécanique quantique est une théorie psychédélique basée sur l'extermination des chats de la surface du globe et un peu sur la dynamique des quanta, un peu.

Petit historique

Les premiers responsables

Max Planck.jpg

Max Planck (On nous oblige aussi à mettre son portrait)

Tout d'abord il y eut Max Planck, cet homme est connu pour ne pas avoir compris, ni lui ni les autres, son explication sur le rayonnement de l'étoile noire, mais les physiciens l'ont quand même pris comme nom bouche-trou pour une bonne dizaine d'unités physiques. Même si il n'a servi à rien, la convention oblige à le citer chaque fois qu'on fait un historique sur les quanta, on ne sait plus trop pourquoi d'ailleurs.

Après survint Albert Einstein, lui, un peu plus fûté, qui réussit à expliquer le rayonnement de l'étoile noire en faisant intervenir le côté obscur de la lumière. En effet, il dit que la lumière est composée de petits trucs discrets et vicieux qu'il appellera "quanta". (ou "photon" vraiment spécialement pour la lumière, quanta c'est un mot qu'avait prononcé Planck, on ne sait plus trop pourquoi d'ailleurs)

La période de vide

Après il y eu une période de vide où rien de très important ne se passa.

Une période où Niels Bohr, un physicien qui va être vu un peu plus tard, était en train de construire un modèle atomique basé sur le fait que des électrons autour de l'atome peuvent aussi tomber du côté obscur de la force à cause des photons, mais ça ne marchait que sur l'hydrogène, donc il se rétamera comme tous les autres.

Quant à Einstein, déjà déçu de n'avoir pas reçu le prix Nobel pour sa relativité restreinte, il tomba dans une grave dépression nerveuse lorsqu'il ne le reçut pas non plus pour sa conception de la lumière. Ainsi, dans un moment de folie, il s'empara du prix des mains du gagnant lors de la cérémonie de 1921 et s'enfuit de la salle en s'exclamant :

"Physique de merde !!!"

L'invention de la mécanique quantique

Conference.jpg

Le CPD au complet. (Vous remarquerez Einstein au premier rang qui s'était trompé de conférence et Max Planck à gauche qui était là, on ne sait plus trop pourquoi d'ailleurs.)

Vers les années 30, Un chimiste nommé Hofmann réussit à synthétiser dans son laboratoire une molécule communément appelée LSD : La mécanique quantique était née.

En effet, les physiciens Bohr, Schrödinger, Heisenberg, Pauli, Dirac et bien d'autres encore qui fondaient le Comité des Physiciens Drogués (CPD), très en avance sur son temps au niveau de la consommation de drogues hallucinogènes et autres champignons magiques, allaient enfin avoir l'outil de travail idéal pour créer leur nouvelle théorie.

Tout d'abord, la question principale était de savoir selon quelles lois se déplace un quanta : est-ce que le déplacement est le même qu'en physique classique ? Question à laquelle le groupe, après de nombreuses recherches, répondit solennellement :

"Vdgtcfdgucvvvvvs mouahah xbhcdg vroum vroum hgfgh ghfvf wwwaaaaaaaaaaa boooom hahaha."

Cette loi révolutionna en effet toute la conception de la physique ! Cet énoncé allait devenir le premier postulat de la mécanique quantique et implique bien sûr le corollaire suivant : "Personne ne peut vraiment comprendre la mécanique quantique".

Les Notions fondamentales

La dualité onde-corpuscule

Le CPD aurait été incomplet s'il n'y avait eu aucun alcoolique et aurait été incohérent si l'alcoolique n'avait pas été Français, c'est pour cela que Louis de Broglie adhéra au comité. Il décida que tout était quanta et que tout quanta était en fait deux choses (Comme il voyait tout en double, allez savoir !) : Une onde et une particule, c'est ce qu'on appelle la dualité onde-particule (ou onde-corpuscule si vous voulez vous la péter dans une discussion).

La fonction d'onde

Mais ces ondes-particules ont toutes des fonctions respectives, selon l'heure, l'endroit où ils sont, leur énergie, ils peuvent être secrétaire, ministre, employé de la poste etc. Bien sûr, comme le CPD est un comité de scientifiques, la fonction d'onde doit être noté d'une manière bien compliquée pour bien trouer le cul aux nouveaux arrivants : ils ont cherché cherché, mais ils n'ont pas pu trouver plus que ça :  \Psi .

Notations

Bra-ket

Mais de cette manière, la mécanique quantique était quand même un peu trop simple pour le CPD, comme certaines personnes pouvaient encore comprendre, un des membres actif, Dirac, inventa une nouvelle notation : La notation Bra-Ket. C'est assez simple d'utilisation, vous pouvez soit avoir un Bra (Généralement on en a deux, mais la mécanique quantique est vraiment bizarre) : "\langle" , soit avoir un Ket : "\rangle". Pour mieux comprendre prenons une fonction d'onde  \Psi que nous noterons "O" par souci de vulgarisation (Oui ! Nous pensons à vous, lecteur !). Ainsi vous pouvez avoir  :

  1. |o\rangle
  2. \langleo|
  3. |o|

Et on continue :

  1. \o/
  2. \o\rangle
  3. \langleo/

Et même avec un(e) partenaire :

  1. \langleo|o\rangle
  2. |o\rangle \cdot \langleo|
  3. \o/\o/

Aujourd'hui Dirac est un précurseur pour tous les chorégraphes modernes.

« Mince, j'ai oublié de remonter ma bra-ket. »
~ Paul Dirac à propos de son nouveau jeu de mot sur sa notation.

Les H

L'autre façon de noter en Mécanique quantique est le H, en effet, la CPD aime bien les H, même Planck les aimait bien aussi. Pourquoi ? Personne ne le sait. Toujours est-il que la mécanique quantique le décline sous toutes les formes possibles : Le h simple, le h barré, le h majuscule circonflexe ... Même les noms en contiennent : Heisenberg, BoHr... Bref, le truc pour faire les équations est de piquer des formules célèbres et de remplacer par des H. (Vous pouvez bien sûr utiliser la notation bra-ket si vous voulez vous assurer que personne ne puisse comprendre)

Par exemple : Prenons E = mc², vous remplacez quelque chose par un h, disons, le m, ça nous fait donc E = hc², si vous trouvez que ça ressemble trop à l'original, vous pouvez faire quelque modifications supplémentaires comme remplacer le c² par un f ou un v (nous prendrons le v), ce qui nous donne enfin E = hv (De façon élégante bien sûr : il faut avoir l'air sérieux !). C'est en effet de cette manière que Planck a trouvé cette équation qu'il n'arrêtait pas de répéter partout, on ne sait plus trop pourquoi d'ailleurs. Dans ses débuts elle n'a servi à rien évidemment, mais elle a été reprise ensuite comme fondamentale en physique quantique.

Conséquences

Le principe d'incertitude de Heisenberg

Question.png
Saviez-vous que...
Cette page a probablement une chance inférieure ou égale à \frac{h}{2\pi} de ne pas exister ? Mais on n'en sera jamais sûr.
« Mais où est donc cet électron ? »
« DTC, mais j'ai quand même une incertitude »
~ Werner Heisenberg à propos son principe

Dans un premier temps nous avons vu les notions et notations. Mais c'est dans les conséquences que la mécanique quantique prend enfin tout son non-sens !

En effet Heisenberg, un des membres importants du comité commença à faire un grand délire sur les quantas dont nous vous épargnerons les détails. Bref toujours est-il que ce délire a donné naissance à un principe.

En effet, les quanta sont tous représentés par des fonctions d'ondes, et Heisenberg a réussi à prouver que ces fonctionnaires sont vraiment fainéants : Ils ne travaillent que si on les regarde, et quand on a l'œil tourné, ils peuvent faire n'importe quoi. Voici une petite liste non exhaustive de ce qu'ils peuvent faire :

  • Ils peuvent se dédoubler pour ensuite se rentrer dedans
  • Il peuvent aussi apparaitre du néant et disparaître comme si de rien n'était
  • Il peuvent prendre un chemin simple
  • Il peuvent prendre un chemin compliqué
  • Il peuvent prendre un chemin compliqué mais un peu simple quand même.
  • Il peuvent prendre un chemin simple au début, mais compliqué à la fin.
  • Il peuvent prendre un chemin compliqué dans le premiers tiers, boueux dans le deuxième et simple dans le troisième, mais avec quand même un virage serré.
  • Il peuvent prendre un chemin en fleur.

etc.

Mais le principe dit que l'on ne sera jamais sûr de rien, ainsi dans le monde quantique si les physiciens démontrent qu'il existe des petits éléphants roses qui se balade parmi des poneys, on n'en sera même pas étonné.

Mais Heisenberg, et ce fut la raison de son prix nobel de 1932, avec son principe réussit à expliquer un des plus grand problème du XXe siècle : le fait qu'on ne sache jamais expliquer la raison des actions de Max Planck. Cependant, il faut savoir que le principe d'incertitude ne s'applique que sur les quanta, mais cela ne posa pas trop de problème à Heisenberg qui s'empressa d'affirmer : "Max Planck est un quanta".

Atome à Schrödinger

Psychedelique.gif

Représentation de l'atome selon la CPD

Comme le dernier modèle atomique était un peu déficient, (cf. un peu plus haut, deuxième paragraphe de la deuxième section en se référant au premier titre de l'article et dans le sens de lecture de bas en haut, avant dernière ligne en partant de la première toujours de bas en haut, puis le treizième mot en commençant par le premier de la ligne de gauche à droite et vous y êtes) on commencera donc à essayer un nouveau modèle en se basant sur ce qu'on connaissait déjà.

Le physicien ayant reçu l'ordre de construire ce nouveau modèle fut Schrödinger, (que nous verrons un peu plus tard pour un de ses autres méfaits) celui-ci se basa donc sur le délire précédent. Cette nouvelle conception allait enfin répondre à énormément de questions sans réponse.

En effet, ce modèle pourrait paraître au premier abord absolument comme le précédent et le pré précédent : dans chacun de ces trois, il y a un noyau et des électrons. Mais dans le fond, il nous apporte beaucoup d'informations supplémentaires : il nous apprend que nous ne pouvons pas savoir où se trouve l'électron, nous ne pouvons pas savoir la trajectoire de l'électron, nous ne pouvons pas savoir où est le noyau, nous ne pouvons pas savoir qu'est devenu le photon qui a été absorbé tout à l'heure, nous ne pouvons pas savoir pourquoi l'atome est stable, nous ne pouvons pas savoir pourquoi nous ne pouvons pas savoir où se trouve l'électron ...

Contrepoint

L'expérience EPR

« Yeah ! Un double-six, je t'ai encore niqué Albert ! »
~ Dieu à propos de sa partie de dés.

Mais pendant ce temps, Einstein avait guéri de sa longue dépression, bien qu'il refusait obstinément de remettre le prix qu'il avait volé. Il découvrit donc tout ce qui s'était passé pendant sa longue absence et fut absolument indigné de tout ce qu'on lui avait caché pendant ce temps.

Il se mit donc en tête de s'opposer au CPD en essayant de détruire la théorie par une expérience en contradiction avec elle qu'il construisit avec deux acolytes anonyme dont les initiale respective sont P. et R..

Mais Einstein n'eut pour réponse que celle de Bohr : "Non, mais franchement, qu'est-ce qu'on en a à foutre de ton expérience ?" et l'indifférence totale du CPD, ce qui aura pour cause de faire retomber Einstein dans une dépression nerveuse encore très grave.

Ainsi en 1947, dans un autre moment de folie, Einstein posera une bombe dans la salle qui abritait la conférence annuelle du CPD, juste avant de crier :

"Physique de merde !!!"

Étrangement, tout le monde survécut, sauf Max Planck qui passait juste à côté, on ne sait plus trop pourquoi d'ailleurs.

Le chat de Schrödinger

Schrödinger.jpg

Erwin Schrödinger. En effet, on le voit bien que ce type n'est pas normal et est en train de créer un plan machiavélique.

Dit, Erwin, qu'est-ce qu'on fait ce soir ?
Mais comme tous les soirs, Werner ! Tenter de conquérir le monde !


D'abord un paradoxe pour mettre en évidence les faiblesses de la théorie, le chat de Schrödinger devenu le but de la mécanique quantique et de Schrödinger plus particulièrement.

Peut-être que Schrödinger a subi un traumatisme dû à un chat qui l'avait griffé dans sa plus profonde enfance, mais nous n'allons pas faire une analyse psychologique de sa personnalité car le fait est là : Schrödinger détestait tout ce qui a des poils, qui miaule et qui fait tomber les vases achetés 100 000 euros dans une brocante.

Bref, il fallait qu'il trouve un moyen discret et très efficace pour se débarrasser de ce petit animal de compagnie que nous appelons chat : La mécanique quantique fut donc une aubaine pour lui. Après avoir écris son équation, il fallait qu'il trouve un moyen de la mettre en pratique.

C'est ainsi qu'il imagina une petite boite où vous mettez votre chat, vous refermez la boite et là vous avez un mécanisme quantique incompréhensible (d'après le corollaire du premier postulat) qui transforme directement votre gentil chat en mort vivant tant que la boite est fermé! Normalement lorsque vous rouvrirez il y aura un deuxième mécanisme incompréhensiblement quantique qui fera vraiment mourir le chat ! Si vous ouvrez la boite et que le chat est vivant, alors refermez et attendez un peu plus, c'est pour le bien de la science !

Le petit mot de la fin

PHYSIQUE DE MERDE !!!






La mécanique quantique c'est fastoche grâce à Erwin Schrödinger

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