Physique quantique et relative

Physique quantique et relative - Sciences - Discussions

Marsh Posté le 28-08-2008 à 06:48:43    

Bonjour à tous.
Je m'intéresse à la physique quantique et à la théorie de la relativité. J'ai saisi le concept, mais j'ai encore un peu de mal.
Alors je cherche un ouvrage qui pourrait m'expliquer de quoi ça s'agit, avec la description de chacune, ses applications, ses limites, et une mise en corrélation des deux, le tout de bonne qualité. (et en français)
Un bouquin qui également avancerait (avec explication à l'appui) toutes les petites théories passionnantes qui en découlent, comme les effets de la vitesse sur le temps, ou les fluctuations du vide et autres mondes parallèles.
Je n'ai pas les outils mathématiques pour déchiffrer un bouquin de pro, je ne suis pas en physique je suis en philo ^^
Donc si une âme bienveillante voulait m'éclairer...
Il me faudrait alors une approche explicative et relativement complète, pas trop grosse sinon je vais me perdre pour une première. J'aimerais éviter d'avoir l'impression de lire un Kant ^^
Thanx all the world.

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Marsh Posté le 28-08-2008 à 06:48:43   

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Marsh Posté le 28-08-2008 à 09:57:06    

C’est un sujet passionnant, mais autant le dire tout de suite, tu demandes un peu la Lune. Pour paraphraser Euclide, il n’y a pas de voie royale vers la physique. Sans le bagage mathématique, comprendre ces théories est impossible.
Mais on peut quand même marcher sur les chemins de halage. La mécanique quantique et la relativité générale sont, dans leurs formulations classiques, des théories incompatibles. Le chemin vers l’unification s’appelle la théorie quantique des champs. Pour une première vulgarisation agréable, je te recommande Electrodynamique Quantique de R. Feynman, Trous noirs et distorsion du temps de K. Thorn, et L’Univers Elégant de B. Green.


Message édité par Welkin le 28-08-2008 à 09:59:41
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Marsh Posté le 28-08-2008 à 12:57:53    

Merci bien.
De ce que j'en ai compris, elles ne sont pas nécessairement incompatibles, si l'on considère qu'une même chose peut nous apparaitre différemment selon l'angle sous lequel on l'aborde, tout comme une surface lisse et unie peut se révéler être en réalité une multitude de pics disposés de manière fractale, à une autre échelle, sous un autre angle.
Quand tu parles de chemin d'unification, tu évoques la théorie la plus en vogue actuellement ?
D'après mes souvenirs, il n'y a pas d'unification satisfaisante, et il me semblait que la plus soutenue était la théorie des cordes.
Me trompe-je ?

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Marsh Posté le 28-08-2008 à 14:18:30    

Disons qu’il y a plusieurs degrés d’avancement dans les théories. Au premier niveau, on a d’un côté la théorie de la relativité, et de l’autre la mécanique quantique. Les deux fonctionnent bien à leur échelle, mais on s’aperçoit quand on cherche à rassembler leurs idées naïvement, c'est-à-dire en tentant directement de transposer les équations de la mécanique quantique en relativité, qu’elles sont incompatibles.
 
Pour donner une idée du problème, il faut d’abord savoir que la mécanique quantique (MQ) ne traite pas l’espace et le temps sur un pied d’égalité. En MQ, la position d’une particule se présente sous la forme d’un objet mathématique appelé opérateur, alors que le temps est un paramètre extérieur et universel.
Ceci est en flagrante contradiction avec la théorie de la relativité, pour qui temps et espace sont deux aspects intrinsèquement liés d’une même structure appelée espace-temps.
 
Si on considère ensuite l’équation fondamentale de la MQ, l’équation de Schrödinger, on constate qu’elle ne présente pas une certaine propriété fondamentale de la relativité : l’invariance par transformation de Lorentz. Cela implique que les résultats obtenus en résolvant cette équation ne peuvent pas être corrects à très grande vitesse.
 
Ce sont ces arguments qui font dire aux physiciens que les deux théories sont incompatibles. Mais heureusement, cela ne signifie pas la fin de la science. Les scientifiques, forts de ce constat, ont été amenés à développer de nouvelles façons de décrire le monde quantique, qui soient compatibles avec la relativité générale. Ainsi, l’équation de Schrödinger est désormais comprise comme étant une approximation de la bonne équation valable uniquement à faible vitesse. Pour aller plus loin, on la remplace par les équations de Klein-Gordon, de Dirac, où d’autres. On cesse également de considérer la position comme ayant un statut différent du temps. L’objet quantique étudié devient alors un champ, et c’est le point de départ de la théorie quantique des champs.
 
La théorie quantique des champs permet de formuler ce qu’on appelle le Modèle Standard, qui est une description puissante de la quasi-totalité des phénomènes observés dans l’univers. La grande exception est la gravitation. Les techniques classiques de la théorie quantique des champs sont impuissantes à l’intégrer dans le modèle standard. C’est un problème très difficile, et d’autres théories ont été élaborées pour en venir à bout. Parmi celles-ci, celle qui déclenche les passions est la fameuse Théorie des Cordes. Celle-ci explique la gravitation et les autres forces très élégamment mais n’a pour l’instant pas pu être validée par l’expérience.

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Marsh Posté le 29-08-2008 à 15:51:20    

L’Univers Elégant de B. Green est sympathique en effet, je suis en train de le terminer.
 
 [:spaydar]


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You can't start a fire with moonlight
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Marsh Posté le 02-10-2008 à 17:58:38    

:hello:
 
moi je te conseille un bouquin que je suis en traine de lire actuellement : "einstein et la relativité générale jean eisenstaedt"   des editions cnrs , tu peut le trouver a la fnac, ( couverture blanche avec la tete d'Einstein de violet )
 
ca concerne plus la relativité que la ph-quantique , mais il est quand meme impec  :jap:


Message édité par Kirk_hammett le 02-10-2008 à 17:59:17

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