Quantique, un démêlage linguistique préalable.

[JacquesL]

Cet article est une ébauche, à compléter.


Quantique, un démêlage linguistique préalable.

La parlance d'un groupuscule est devenue en 80 ans parlance hégémonique, sans jamais avoir eu à fournir des preuves de sa justesse, ni de sa pertinence. En effet, les seules preuves que l'expérience aient fournies, furent que le formalisme ondulatoire est correct, elles n'ont jamais fourni la preuve que la parlance soit adéquate, elle.

Nous allons étudier les cas suivants :
Quantique/classique,
"état quantique",
"Indéterminisme", et "conditions initiales données"


Opposition Quantique/classique
Exemples d'usages :


Cette opposition Classique / Quantique est la tarte à crème de tous les manuels. Elle sert à induire subrepticement l'idée que tout objecteur est réactionnaire et est prisonnier du passé révolu, tout juste bon pour des profanes, tandis que les initiés sont le présent et l'avenir réunis, et qu'après eux, il n'y aura plus d'autre prophète.

C'est une astuce rhétorique subreptice pour se donner un brevet de modernité éternelle, pour associer "Classique" à Pouah ! et à Obsolète ! d'une part, "Quantique" à Miam ! et le progrès ! d'autre part.

Si l'on veut introduire de l'honnêteté et de la rigueur dans le vocabulaire, il faut substituer à cette opposition sémantique l'opposition macrophysique/microphysique. Ce qui fait intervenir des populations importantes d'atomes relève généralement de la macrophysique. Exceptions notables : supraconductivité, superfluidité de l'hélium, ferromagnétisme  et ferrimagnétisme.
Ce qui se passe dans un atome, dans un laser, dans les domaines de Weiss d'un ferromagnétique, relève de la microphysique.

"état quantique"
Exemples d'usages :


Cela se prononce avec emphase, comme un prédicateur lorsqu'il parle de la grâce divine, ou d'Allah selon son obédience, mais le prédicateur omet systématiquement d'en donner la définition.
En vrai, cela veut dire que dans un système, une ou plusieurs ondes sont stationnaires pendant "un certain temps", en tout cas assez pour que cela puisse se détecter indirectement, c'est à dire lors des transitions vers cet état stationnaire depuis un autre, ou depuis cet état stationnaire vers un autre.
Mais dans tous les cas, cela implique physiquement des ondes stationnaires.

Toutefois, une impasse est ainsi faite :
Ce qu'il décrivent par "état", c'est ce qu'il y a de stationnaire, sans jamais laisser percevoir qu'il est impossible de protéger quoi que ce soit, du bruit de fond broglien chaotique, de tout le reste. Et qui est irrémédiablement instationnaire et chaotique. Les états stationnaires que l'on considère et que l'on calcule, sont des découpages honnêtes et inévitables dans la réalité subquantique, mais sont impuissants à l'épuiser.

Le Théorème de la Variété nécessaire d'Ashby, est là pour nous garantir que le rêve panoptique est un délire certain.

"Indéterminisme", et "conditions initiales données"
Exemples d'usages :



Tout manuel, par exemple celui de Richard Feynman, fait un couplet philosophique sur l'indéterminisme, opposant les "Classiques" selon lesquels les conditions initiales parfaitement connues impliquent une connaissance de l'état final, et les "Modernes", ou quantiques, selon lesquels les conditions initiales, encore supposées parfaitement connues, n'impliquent qu'une statistique sur l'état final.

Les deux camps adversaires, réels ou mythiques, ont faux tous les deux : il n'existe pas de "conditions initiales" parfaitement connues, c'est impossible. Ce mythe panoptique (= on va tout savoir) est incompatible avec plusieurs faits :
- Le bruit de fond broglien : tout quanton est baigné dans les ondes brogliennes de tous les autres quantons, à des fréquences humainement inatteignables et incontrôlables. Leurs vitesses de phase sont supraluminiques, conséquence du théorème d'harmonie des phases, de Louis de Broglie (1924).
- Et ces ondes brogliennes sont simultanément orthochrones et rétrochrones : avec l'écoulement macrophysique du temps, ou contre cette flèche du temps macrophysique.

Ce mythe des conditions initiales accessibles, est une extrapolation infondée depuis la macrophysique, vers un domaine où elle est incompétente. Quand vous tirez un boulet de canon, objet largement macroscopique, la trajectoire ne dépend pas de l'état quantique de la cible, aucune information rétrochrone notable n'agit, aucun contrat préalable n'a été passé entre cible et canon. Voilà qui n'est pas extrapolable vers la microphysique.


"... de probabilité"
Exemples d'usages :


Vous pouvez le jeter sans hésiter.
Ainsi "amplitude de probabilité" se simplifie en "amplitude".
"Onde de probabilité" se simplifie en "onde". Etc.

En un sens, c'est ennuyeux, car le 3e chapitre du tome 3 du cours de Feynman à Caltech porte justement le titre "Amplitudes de probabilité". Or je suis de ceux qui en 1964 s'arrachaient les volumes de ce fameux cours de Feynman, aussitôt que la Bibliothèque Universitaire en eût acquis deux exemplaires. Et voilà, il faut en moyenne deux générations pour se débarrasser d'une religion et de ses superstitions : quarante-cinq ans se sont écoulés, cela fait bien deux générations.

Et en page 3 du chapitre, Feynman écrit :
Nous écrivons l'amplitude de probabilité de la façon suivante :
< Particule arrivant en x | particule quittant s >
En d'autres termes, les deux crochets < > forment un signe équivalent à "l'amplitude pour que"; ...

Jusqu'ici, les intentions de l'illustre auteur sont encore obscures au profane, mais voici l'usage pratique : pour prédire les interférences, les diffractions et les diffusions en microphysique, exactement comme en optique macrophysique.

Quand une particule dispose de deux voies pour atteindre un état donné, l'amplitude totale pour le phénomène est la somme des amplitudes (un nombre complexe) pour les deux voies considérées séparément. Avec notre nouvelle notation, nous écrivons :
< x | s > les deux trous ouverts = < x | s > à travers 1 + < x | s > à travers 2.

Soit exactement les bases de l'optique physique ondulatoire, telle que mise au net par Augustin Fresnel vers 1827.

Le champ électrique a une amplitude, une direction de polarisation, une fréquence, et une phase. S'il s'agit du même photon, évidemment qu'il a même fréquence sur chacun des deux trajets suivis. La même direction de polarisation ? Cela dépend si un des deux trajets a un pouvoir rotatoire, auquel cas l'interférence est détruite.

Mais alors quelle est au juste la différence entre l'optique ondulatoire de Fresnel, et la quantique du siècle suivant ?

En optique macrophysique, vous constatez ce qui se passe sur un grand nombre d'unités optiques, ou photons, partant d'un grand nombre d'atomes ou molécules émetteurs individuels ou coopératifs, vers un très grand nombre de récepteurs, ou absorbeurs. Sans espoir de séparation des phénomènes individuels. En microphysique, on se donne au contraire les moyens d'accéder parfois aux absorbeurs individuels. On a alors la surprise que connaissant l'absorbeur, on ne sait pas avec précision qui fut l'émetteur, que connaissant à peu près l'émetteur, on ne sait jamais avec précision quel atome au juste fut émetteur, ni prédire quel est l'absorbeur pour cette fois. Pris d'une grosse crise d'anthropocentrisme, un groupuscule centré sur Werner Heisenberg, et devenu hégémonique depuis, a alors renoncé à toute physique objective, et s'est concentré sur sa cruelle incertitude à lui qu'il a. Du coup, ce groupuscule a télescopé de nombreuses tailles de la maille d'analyse, toutes incompatibles entre elles, sur une seule taille : l'observateur humain macroscopique.

Quant au caractère de "nombre complexe" évoqué plus haut par Feynman, et enseigné partout, il ne fait que traduire tout en camouflant, le fait que tout quanton est cyclique, et a donc une phase. C'est ce qui lui permet d'interférer avec lui-même. La différence majeure est que le caractère vectoriel de la polarisation de l'onde électromagnétique ne se retrouve pas dans les ondes brogliennes d'un électron ou d'un nucléon : la géométrie d'un spin 1/2 ne se projette pas d'une façon aussi évidente sur notre espace-temps macrophysique.

Liens :
Lien entre masse et fréquence broglienne
Fréquence intrinsèque inobservable, donc impensable ?

[JacquesL]

Opérateurs, versus "Le point de vue de dieu".
A la fin du 17e siècle, Isaac Newton avait adopté, pour décrire sa mécanique céleste "le point de vue de dieu", et le "temps de dieu", un être surnaturel pouvant tout voir en même temps.
Depuis, les enseignements de mécanique qu'on nous a appris en classe puis en amphi, reprenaient subrepticement ce mythe panoptique, où le calculateur se faisait croire qu'il pouvait accéder à toutes les variables, à toutes les coordonnées de n'importe quel truc, qui se laissaient connaître par magie.

Nous sommes donc demeurés à notre insu façonnés par cette mystique panoptique, sans penser à nous demander si cela avait du sens et du réalisme.

En microphysique, ce présupposé panoptique n'a plus cours : il est contredit par tous les faits. On s'est aperçu qu'on ne pouvait connaître une coordonnée, du genre position, ou impulsion ou toute autre, qu'en agissant concrètement sur le système, et que cette action n'est jamais innocente.

Donc, c'est fini de contempler magiquement des variables, il faut procéder à des opérations concrètes, mathématiquement représentées par des opérateurs.

Au lieu de se précipiter vers une description mathématique de l'algèbre des opérateurs - ruse classique de l'hypnotiseur - la santé mentale commande de commencer par la référence concrète : lister et décrire des opérations concrètes qui permettront d'accéder aux grandeurs correspondant aux grandeurs familières en macrophysique, puis aux grandeurs nouvelles qu'on n'a découvertes qu'au cours de la conquête de la microphysique.

 fréquence
impulsion
position
moment angulaire
moment magnétique
phase

Et là, moment d'embarras : il faudrait donc commencer l'exposé par des méthodes de métrologie, lesquelles sont trop lointaines dans ma mémoire.

J'ai bien fait des mesures en spectroscopie visible et UV, au CNAM, mais notre métrologie était relative : un spectre de fer était impressionné juste à côté du spectre à analyser. Donc des gens avaient fait auparavant la métrologie précise du spectre du fer, l'avaient tabulé, et nous n'avions plus qu'à comparer et interpoler à courte distance sur le film.

[JacquesL]

Le concept d'"observable" vient de l'équipe Born, Heisenberg et Jordan, à Göttingen.
A ma connaissance, qui est sujette à vérification, il apparaît pour la première fois dans l'article du 29 juillet 1925, de Werner Heisenberg à la Z. Phys. (Physikalische Zeitschrift) 33, p 879 :
Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen.
("Quantum-theoritical re-interpretation of kinematic and mechanical relations" en traduction commandée par Van der Waerden).

Mais quel en est l'antonyme ?
Le mot "unobservable" apparaît bien en 2e page de la traduction. Mais de définition claire ?
D'autre part, autant le couple position-impulsion se compose bien de deux observables, autant l'action ne semble pas être un observable, alors que c'est un précieux invariant relativiste.
Couplés aussi par le théorème de Noether, l'énergie est réputée un observable, mais pas son partenaire dans le couple : le temps universel et divin de la quantique-selon-Heisenberg, n'est pas un observable, mais un paramètre universel et divin.

Par la suite de l'évolution du groupuscule dont le leadership se partageait entre Heisenberg, Pauli, Bohr et Dirac, ce qui semblait être une logique binaire observable-inobservable se dégrada vite en logique unaire : l'observable d'un côté, Miam ! et le restant dans les ténèbres du Pouah !
Les axiomes sémantiques indispensables n'arrivèrent jamais.

Or à la même époque, dès 1924, Louis de Broglie avait mis au jour une autre grandeur, qui était inobservable, mais qui était un incontournable de la théorie : la fréquence intrinsèque de tout quanton doté de masse, mc²/h.

Il était donc indispensable de devenir plus fin et plus rigoureux dans la classification des grandeurs "non observables". Cet effort de clarification ne vint jamais, et Broglie ne sut pas tirer le meilleur de son innovation la plus fondamentale, que les adversaires et ennemis s'empressèrent d'oublier pour toujours.

Une suggestion : distinguer entre les grandeurs qui sont théoriquement incorrectes dès le principe, et celles qui sont théoriquement nécessaires, mais inaccessibles.

Par exemple un calcul des positions et des vitesses des électrons autour d'un atome, conçus comme corpusculaires, est incorrect par principe : il suppose des électrons ponctuels à la façon du corpuscule de la macrophysique. Il est donc vain de se lamenter sur le caractère inintégrable des équations pour les atomes et molécules polyélectroniques : de toutes façons le problème est posé de façon viciée.

Tandis que les fréquences intrinsèques de Broglie mc²/h et du Zitterbewegung 2mc²/h sont théoriquement indispensables, mais inaccessibles à l'expérimentation directe. Si elles seront accessibles à l'expérimentation indirecte, par leurs conséquences, est partiellement acquis depuis l'expérience de Davisson et Germer (et même par celles qui l'ont précédée, mais qui ne furent pas exploitées correctement), et reste une question ouverte et féconde d'avenir.

Et rien ne garantit que cette première distinction "théoriquement correct mais inaccessible, versus incorrect et sans espoir" épuise les besoins, car il faut au moins indexer sur la théorie considérée comme référente.