LES La physiquequantum, aussi connu sous le nom mécanique quantique, est un vaste domaine d'étude dédié à l'analyse et à la description des comportement de systèmes physiques de dimensions réduites, proches des tailles de molécules, atomes et particulessubatomique.
Grâce à la physique quantique, il a été possible de comprendre les mécanismes de se désintègre radioactif, de l'émission et de l'absorption de la lumière par les atomes, de la production de rayon X, de effet photoélectrique, propriétés électriques des semi-conducteurs, etc.
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La physique quantique pour les nuls
quand nous sommes entrés dans le échelle des atomes et des molécules, à lois de la physique macroscopique, qui sont parfaitement capables de décrire les états de mouvement des corps que nous voyons quotidiennement autour de nous, deviennent obsolète et incapable pour déterminer toutes les quantités physiques liées à de telles particules minuscules.
Ce qui se passe dans le monde quantique, c'est que les lois de la physique ne sont plus
déterministe, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas capables de prédire exactement où se trouve un objet, ni à quelle vitesse: rien ici n'est déterministe, les mesures obtenues à partir des systèmes quantiques sont exprimées en chances.Actuellement, nous disposons de systèmes de mesure capables de nous fournir la position d'un objet avec une précision extrêmement précise. Cependant, même avec les technologies les plus avancées, nous ne serions pas en mesure de déterminer la position exacte d'un atome, par exemple. Cette impossibilité n'est pas en relation à la résolution d'un appareil ou à la compétence d'un instrumentiste, mais oui à la nature même de la physique quantique.
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celui-ci nature de la physique quantique s'est révélée au fil du temps comme un véritable inconnu, longtemps incompris, qui a fini par conduire de nombreux physiciens à le remettre en cause, à lui donner des interprétations différentes voire à le nier complètement. Cependant, il a également contribué à la création de plusieurs mythes et croyances autour du concept de physique quantique.
Bien que cela semble « étrange », la mécanique quantique est l'une des théories les plus abouties en physique, la précision des résultats obtenus par cette théorie est effrayante. Actuellement, l'interprétation la plus populaire et la plus acceptée de la mécanique quantique est appelée Interprétation de Copenhague, développé par certains des plus grands noms de la science, tels que NielsBohr,MaxNée,WolfgangPauli,WernerHeisenberg et d'autres.
![L'interprétation de Copenhague a été consolidée lors de la conférence Solvay. [1]](/f/da2205c24a4f5c7d0a59238e3ba57d86.jpg)
L'interprétation de Copenhague a été consolidée lors de la conférence Solvay. [1]
Selon cette interprétation, tous les systèmes quantiques ont un fonction d'onde qui les décrit complètement. Cette fonction d'onde est une expression mathématique complexe et virtuelle (sans réalité propre), à partir de laquelle il est possible d'extraire toutes les informations de ce système.
Les résultats obtenus sur la base des fonctions d'onde, à leur tour, sont les probabilités que quelque chose soit observé ou que nous trouvions un atome à un certain niveau d'énergie spécifique. Pourtant, il peut y avoir des probabilités qu'un atome fasse une émission radioactive, ou qu'un neutron subissent une désintégration, se transformant en un neutron et un électron. Les possibilités sont énormes.
Le défi pour les physiciens est de trouver la fonction d'onde pour le système, et ce n'est pas facile - un ou plusieurs doivent être résolus. équationsdansSchrödinger, cette équation relie les énergies cinétique et potentiel des systèmes quantiques.
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Applications de la physique quantique
Grâce à la physique quantique, il est possible de comprendre
émissions lumineuses par les atomes;
les phénomènes de désintégration radioactive;
le fonctionnement de Laser, l'effet photoélectrique ;
l'attraction entre les neutrons et les protons dans noyau atomique;
le modèle standard de la physique des particules;
la dualité onde-particule ;
toutes les lois de la physique classique que nous connaissons (puisque, en étant plus générales, les lois de la mécanique quantique sont capables de dériver des lois qui régissent notre monde classique).
Le fonctionnement du laser n'a été obtenu qu'en étudiant la mécanique quantique.
Origine
L'émergence de la physique quantique moderne a eu lieu en 1920, lorsque le physicien allemand MaxPlanck réussi à expliquer le mécanisme de problème de corps noir et sa relation avec une erreur bizarre dans les calculs de l'époque, appelée catastrophe ultraviolette.
Il s'avère que le corps noirs, les objets capables d'absorber tout le rayonnement qui leur est dirigé, en le réémettant sous forme de rayonnement thermique, ne l'ont pas émis comme prévu par la théorie électromagnétique actuelle. Pour résoudre la situation, Max Planck a suggéré que l'énergie du champ électromagnétique soit quantifié, c'est-à-dire subdivisé en petits faisceaux d'énergie, qui, un peu plus tard, s'appelleraient photons - toi combien d'énergie.
L'interprétation de Planck du rayonnement du corps noir n'a pas été bien acceptée (ou même par lui), cependant, quelques années plus tard, Albert Einsteina utilisé le même argument et a réussi à expliquer l'effet photoélectrique.
En 1905, Einstein a publié une série d'articles qui ont marqué la date comme « l'année miraculeuse de la physique », mais le son éloge est venu à travers son prix Nobel de physique, pour avoir expliqué le mécanisme derrière le photoélectricité. Einstein avait conclu que la lumière se comporte à la fois comme une particule et comme une onde. Ce comportement est devenu connu sous le nom de double nature de la lumière.
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En 1924, c'est au tour de LouisdansBrogliecontribuer à la mécanique quantique. De Broglie a publié, dans sa thèse de doctorat, que les particules quantiques ont aussi un longueur d'onde, ainsi que la lumière et, par conséquent, devraient présenter un comportement ondulatoire dans certaines conditions.
Le physicien français a prédit que les électrons devraient montrer un motif d'interférence lorsqu'ils sont soumis à l'expérience à double fente, tout comme les ondes. En 1927, son hypothèse est confirmée par le Expérience Davisson-Germer: a été créé le dualité entre vague et matière.
La raison du double comportement de la matière est restée inconnue jusqu'en 1927, WernerHeisenberg énoncé un principe physique dérivé des propriétés mathématiques de la théorie quantique. Selon ce principe, connu sous le nom de principe incertain, il existe des paires de variables qui n'ont pas pu être mesurées simultanément avec une précision totale. Ces variables sont appelées variables conjuguées.
position et vitesse, par exemple, sont des grandeurs physiques qui ne peuvent être déterminées avec une précision totale dans le monde quantique: si l'on connaît avec une grande précision la vitesse à laquelle se trouve un atome, nous avons complètement perdu la précision de sa position, de même, si nous pouvions mesurer la vitesse d'un atome, nous ne pourrions pas dire quelle est sa position dans ce même instant.
Pour comprendre le principe d'incertitude, il suffit penser à la façon dont nous voyons les choses: la lumière émanant des objets doit atteindre nos yeux, pour que cette information soit traduite par notre cerveau. En d'autres termes, pour que nous puissions voir, nous avons besoin échanger des photons avec l'environnement. Dans le cas des atomes et des particules, c'est plus grave qu'il n'y paraît: imaginez que vous vouliez savoir où se trouve un atome, pour cela il vous faudrait émettre un photon vers vous, mais ce faisant, l'atome prendrait de la vitesse à cause de la collision, vous ne pourriez donc plus dire où il se trouvait. c'est.
Le principe d'incertitude permet donc de comprendre un peu mieux la dualité matière ondulatoire: dans le monde quantique, la les grandeurs physiques se comportent de manière non déterministe, comme s'il s'agissait d'ondes, dont les amplitudes sont, en fait, chances.
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Physique quantique, spiritualité et pseudosciences
De nos jours, il est devenu courant de lire des publicités pour des cours, des remèdes miracles, des produits révolutionnaires, des thérapies infaillibles, prières pour attirer de l'argent et même méthodes de guérison utilisant des termes liés à la physique quantum.
Cependant, il faut souligner que dans aucun de ces cas il n'y a de relation directe avec les connaissances issues des recherches en physique quantique. Ils sont, en fait, un détournement, ce qui n'a été possible que grâce à ignorance d'une grande partie de la population, lorsqu'il s'agit de Physique moderne et contemporaine.
Comprendre la physique quantique implique de maîtriser un grand formalisme mathématique et beaucoup de connaissances en physique, algèbre, géométrie, électrodynamique, etc. Par conséquent, il faut de nombreuses années d'études pour le comprendre d'une manière minimalement acceptable selon les normes académiques.
Il est également vrai que beaucoup de gens croient que leurs pratiques sont fondées sur phénomènes quantiques, et il n'est pas rare de trouver des témoignages de personnes qui se sont senties mieux en ayant recours à ces actions. Cependant, on peut citer des raisons qui démentent l'efficacité des pratiques dites quantiques :
Les phénomènes quantiques ne deviennent pertinents et observables qu'à l'échelle atomique. Après une certaine taille, tout commence à se comporter conformément à la physique classique, la physique de l'échelle macroscopique.
Les avantages ressentis par les personnes qui achètent des produits ou commencent à exercer un type d'activité connexe à "quantique" peut être vu dans certaines expériences, dans lesquelles des améliorations sont observées chez les patients traités avec placebo. Ces effets se produisent parce que les patients croient qu'ils vont mieux et qu'ils s'y conditionnent.
En raison du grand manque de connaissances sur le sens réel attaché au mot quantum, il est naturel que cela implique mysticisme, ce qui nous amène à le voir fréquemment utilisé dans les contextes les plus improbables: conférences de motivation, cours de encadrement quantique, prières quantiques, cosmétiques quantiques, cures quantiques, etc.
Bien que très différentes, toutes ces publicités ont un point commun: elles sont pseudoscientifique et, pour la plupart, ils visent le profit. Par conséquent, dans certains cas, ils peuvent être qualifiés de charlatanisme, dont le but est de ajouter de la valeur et de la fiabilité aux produits, services ou coutumes ordinaires dans leur essence.
Lorsque vous remarquez l'utilisation de concepts très abstraits dans des contextes improbables, méfiance et essayez de rechercher des informations auprès de sources fiables, telles que des sites Web éducatifs établis, des pages liées à des établissements d'enseignement ou des articles scientifiques. LES informations c'est le seul moyen d'empêcher les escroqueries, le charlatanisme et d'autres types de croyances qui utilisent, à tort, le nom de domaines de connaissance qui sont consacrés mais connus de peu.
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Livres
Si vous souhaitez mieux comprendre le fonctionnement de la physique quantique, mais que vous êtes un profane ou que vous souhaitez consulter des sources confiance dans ce domaine de la physique, consultez quelques livres qui peuvent vous aider à mieux comprendre le monde étrange quantum:
le mystère quantique - Andrés Cassinello et José Luiz Sánchez Gomez
Comprendre la théorie quantique: un livre d'images - JP McEvoy et Oscar Zarate
l'univers élégant -Brian Greene
L'énigme quantique: trouver la physique avec la conscience - Charles Townes
[1] Crédits image: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.
Par moi Rafael Helerbrock
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm