Chapitre 7. Convergence de la mécanique quantique vers la mécanique classique
- Par Michel Gondran
- et Alexandre Gondran
Pages 179 à 205
Citer ce chapitre
- GONDRAN, Michel
- et GONDRAN, Alexandre,
- Gondran, Michel.
- et al.
- Gondran, M.
- et Gondran, A.
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- et al.
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- et GONDRAN, Alexandre,
Notes
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[1]
P.L. de Maupertuis, « Les Lois du mouvement et du repos déduites d’un principe métaphysique », Histoire de l’Académie royale des sciences et des belles lettres [de Berlin], 1746, p. 267-294 http://fr.wikisource.org/wiki/Les_Loix_du_mouvement_et_du_repos_d%C3%A9duites _d%E2%80%99un_principe_metaphysique.
-
[2]
F. Martin-Robine, Histoire du principe de moindre action, Vuibert, 2006.
-
[3]
H. Poincaré, La science et l’hypothèse, Flammarion, 1902 http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k26745q.
-
[4]
A. Kastler, « Le photon d’Einstein », in Einstein 1879-1955, Colloque du centenaire, Editions du CNRS, 1979.
-
[5]
H. Bacry, Introduction aux concepts de la physique statistique, Ellipses, 1992.
-
[6]
A. Landé, New Foundations of Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 1965.
-
[7]
J.M. Leinaas & J. Myrheim, « On the Theory of Identical Particles », Il Nuovo Cimento 37 B, 1977, p. 1-23 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02727953.
-
[8]
W. Greiner, L. Neise & H. Stöcker, Thermodynamique et mécanique statistique, Springer, 1999.
-
[9]
J.-L. Basdevant & J. Dalibard, Mécanique quantique, Ellipses, 2005.
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[10]
Notons que parler d’une particule classique est un abus de langage ; il s’agit d’une particule étudiée dans le cadre de la mécanique classique.
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[11]
M. Gondran & A. Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », Annales de la Fondation Louis de Broglie 36, 2011 http://hal-enac.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/46/64/PDF/550.pdf.
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[12]
Gondran & Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », op. cit. ; M. Gondran et A. Gondran, « The two limits of the Schrödinger equation in the semi-classical approximation : discerned and non-discerned particles in classical mechanics », Foundations of Probability and Physics-6, AIP Conference Proceedings, 2011 http://basepub.dauphine.fr/handle/123456789/6773.
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[13]
Greiner, Neise & Stöcker, Thermodynamique et mécanique statistique, op. cit.
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[14]
Une telle action a été également introduite par Rybakov (Y.S. Rybakov, « Soliton Configurations in Generalized Mie Electrodynamics », in Proceeding of the first International Conference on Theoretical Physics, Moscow, 2011, p. 155 http://link.springer.com/article/10.1134%2FS1063778811060263) pour décrire les solitons*.
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[15]
M. Gondran, « The Euler-Lagrange and Hamilton-Jacobi actions and the principle of least action », arXiv : 1203.2736, 2012 ; M. Gondran, « From interpretation of the three classical mechanics actions to the wave function one on in quantum mechanics », Quantum Computers and Computing, 12, 2012, p. 17-25.
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[16]
M. Gondran, « Analyse MinPlus », C. R. Acad. Sci. Paris 323, 1996, p. 371-375 ; M. Gondran & M. Minoux, Graphs, Dioids and Semirings, Springer, 2008.
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[17]
Gondran & Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », op. cit. ; Gondran & Gondran, « The two limits of the Schrödinger equation in the semi-classical approximation : discerned and non-discerned particles in classical mechanics », op. cit.
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[18]
Gondran & Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », op. cit. ; Gondran & Gondran, « The two limits of the Schrödinger equation in the semi-classical approximation : discerned and non-discerned particles in classical mechanics », op. cit.
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[19]
L. de Broglie, « La mécanique ondulatoire et la structure atomique de la matière et du rayonnement », Jounal de physique 8, 1927, p. 225-241 http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/20/52/92/PDF/ajp-jphysrad_1927_8_5_225_0.pdf ; D. Bohm, « A suggested interpretation of the quantum theory in terms of”hidden“ variables », Phys. Rev. 85, 1952, p. 166-193 http://journals.aps.org/archive/abstract/10.1103/PhysRev.85.166.
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[20]
de Broglie « La mécanique ondulatoire et la structure atomique de la matière et du rayonnement », op. cit.
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[21]
Bohm, « A suggested interpretation of the quantum theory in terms of “hidden” variables », op. cit. ; L. de Broglie, Une tentative d’interprétation causale et non linéaire de la mécanique ondulatoire (La théorie de la double solution), Gauthier-Villars, 1956 ; J.S. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 1987 ; D. Bohm & B.J. Hiley, The Undivided Universe : An Ontological Interpretation of Quantum Theory, Routledge, 1993 ; P.R. Holland, The Quantum Theory of Motion : An Account of the de Broglie-Bohm Causal Interpretation of Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 1993 ; J.T. Cushing, A. Fine & S. Goldstein (eds.), Bohmian Mechanics and Quantum Theory : An Appraisal, Kluwer Academic Publisher, 1996 ; S. Goldstein, « Quantum Theory without Observers, Part One », Physics Today, March, 1998, p. 42-46 http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/51/3/10.1063/1.882184 ; « Quantum Theory without Observers, Part Two », Physics Today, April, 1998, p. 38-42 http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/51/4/10.1063/1.882241 ; R.E. Wyatt, Quantum Dynamics with Trajectories : Introduction to Quantum Hydrodynamics, Springer, 2005 ; T. Maudlin, Quantum Non-locality and Relativity, John Wiley & Sons, 2008 ; D. Dürr et al., « Bohmian Mechanics », http://arxiv.org/abs/0903.2601v1, 2009 http://arxiv.org/pdf/0903.2601v1.pdf ; B. Dürr & S. Teufel, Bohmian Mechanics, Springer-Verlag, 2009 ; J. Bricmont & H. Zwirn, Philosophie de la mécanique quantique, Vuibert, 2009 ; G. Bacciagaluppi & A. Valentini, Quantum theory at the crossroads : Reconsidering the 1927 Solvay Conference, Cambridge University Press, 2009 ; P.K. Chattaraj et al. (eds.), Quantum Trajectories, CCR Press Inc., 2010 ; A. S. Sanz & S. Miret-Artès, A Trajectory Description of Quantum Processes. I. Fondamentals, A Bohmian Perspective, Springer, 2012.
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[22]
E. Schrödinger, « Der stetige Übergang von der Mikro-zur Makromechanik », Naturwissenschaften 14, 1926, p. 664-666 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01507634.
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[23]
I. Bialynicki-Birula, M. Kalinski & J. H. Eberly, « LagrangeEquilibrium Points in Celestial Mechanics and Nonspreading Wave Packets for Strongly Driven Rydberg Electrons », Phys. Rev. Lett. 73, 1994, p. 1777 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.73.1777 ; A. Buchleitner & D. Delande, « Non-dispersive electronic wave packets in multiphoton processes », Phys. Rev. Lett. 75, 1995, p. 1487 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.75.1487 ; Buchleitner, D. Delande & J. Zakrzewski, « Non-dispersive wave packets in periodically driven quantum systems », Physics Reports 368, 2002, p. 409-547 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157302002703. Ils ont été récemment observés par Maeda et Gallagher sur des atomes de Rydberg (« Nondispersing Wave Packets », Phys. Rev. Lett. 92, 2004, p. 133004-133011 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.92.133004).
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[24]
L. Kazandjian, « The h → 0 limit of the Schrödinger equation », Am. J. Phys. 74(6), 2006, p. 557 ; Gondran & Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », op. cit.
-
[25]
Gondran & Gondran, « Discerned and non-discerned particles in classical mechanics and convergence of quantum mechanics to classical mechanics », op. cit.
-
[26]
G. Cohen-Tannoudji, « Le fondamental, l’effectif et l’émergent », colloque AEIS sur l’émergence, décembre 2008, www.science-inter.com http://www.science-inter.com/Emergence/EmergenceGillesCT.pdf.
-
[27]
M. Gondran, « Processus complexe stochastique non standard en mécanique », C. R. Acad. Sci. Paris 333, 2001, p. 592-598 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0764444201020821 ; M. Gondran, « Schrödinger Equation and Minplus Complex Analysis », Russian Journal of Mathematical Physics, 11(2), 2004, p. 130-139.
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[28]
L. de Broglie & J.L. Andrade e Silva, La réinterprétation de la mécanique ondulatoire, Gauthier-Villars, 1971.
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[29]
A. Einstein, « Elementare Überlegungen zur Interpretation der Grundlagen der Quanten-Mechanik », in Scientific Papers presented to Max Born, Olivier and Boyd, 1953.
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[30]
W. Nagournay, J. Sandberg & H. Dehmelt, « Shelved optical electron amplifier : Observation of quantum jumps », Phys. Rev. Lett. 56, 1986, p. 2797-2799 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.56.2797.
-
[31]
W.M. de Muynck, « Distinguishable - and Indistinguishable - Particle ; Descriptions of Systems of Identical Particles », International Journal of Theoretical Physics 14(5), 1975, p. 327-346 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01807861.
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[32]
V.P. Maslov, Analyse idempotente, Edition Mir, 1989.
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[33]
Gondran, « Analyse MinPlus », op. cit. ; Gondran & Minoux, Graphs, Dioids and Semirings, op. cit.
-
[34]
E. Madelung, « Quantentheorie in hydrodynamischer Form », Zeit. Phys. 40, 1926, p. 322-326 http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01400372.
Comme nous l’avons vu dans le chapitre 1, la mécanique quantique est née en 1900 avec l’introduction par Planck d’une nouvelle constante de la physique h = 6,62 × 10-34 m2 kg/s. Sa valeur est très petite et proche de 0 dans les unités qui correspondent à la vision du monde à notre échelle, c’est-à-dire avec la vision du monde de la mécanique classique. Par contre, la constante de Planck réduite ħ= h/2π est égale à 1 dans le système d’unités atomiques (ua) utilisé en physique atomique pour représenter le monde à l’échelle de l’atome. Quelle est alors la liaison entre la mécanique quantique et la mécanique classique ? Existe-t-il une frontière entre ces deux mondes ? Ou bien peut-on passer continûment du monde quantique au monde classique en faisant tendre la constante de Planck h vers 0 ? Nous avons montré dans les chapitres précédents, et en détail au chapitre 2 pour l’expérience des fentes de Young, que ce passage continu entre mécanique quantique et mécanique classique était possible. Cependant, la réponse actuelle de la communauté scientifique est qu’il existe une frontière : le monde quantique étant quantifié, contrairement au monde classique, et la convergence du quantique vers le classique si l’on fait tendre h vers 0 pose trois types de difficulté qui semblent insurmontables : 1) une difficulté physique car h est une constante et donc sa convergence vers 0 n’est pas physique ; 2) une difficulté conceptuelle : en mécanique quantique, les particules sont considérées comme indiscernables tandis qu’elles sont considérées comme discernables en mécanique classique ; 3) des difficultés mathématiques de convergence des équations…
Date de mise en ligne : 01/06/2022
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