C'est quoi la loi quantique ?
La notion de "loi quantique" n'est pas une expression couramment utilisée dans le contexte de la physique quantique. Cependant, on peut interpréter cela comme faisant référence aux principaux postulats et équations qui régissent le comportement des particules subatomiques. Pour une compréhension approfondie, examinons quelques-uns des principes fondamentaux qui constituent le cadre théorique de la physique quantique.
La base de la physique quantique réside dans le principe de superposition et dans la dualité onde-particule. Le principe de superposition stipule qu'une particule quantique peut occuper plusieurs états simultanément. Cela signifie qu'une particule, comme un électron, peut se trouver dans plusieurs endroits en même temps jusqu'à ce qu'une mesure soit effectuée et que l'état quantique s'effondre en une position spécifique.
La dualité onde-particule, formulée par Louis de Broglie, suggère que les particules matérielles peuvent également présenter des propriétés ondulatoires. Cela signifie que les électrons, bien que considérés comme des particules, peuvent également être décrits par des fonctions d'onde. Ces fonctions d'onde représentent la probabilité de trouver une particule à un endroit donné, plutôt que sa position exacte.
L'évolution temporelle des états quantiques est régie par l'équation de Schrödinger. Cette équation décrit comment les fonctions d'onde des particules changent avec le temps. L'évolution est déterministe, mais le résultat d'une mesure est probabiliste. Lorsqu'une mesure est effectuée, l'état quantique de la particule s'effondre en l'un des états permis par la fonction d'onde, avec des probabilités associées.
Le principe d'incertitude d'Heisenberg est un autre aspect crucial de la physique quantique. Formulé par Werner Heisenberg, il énonce qu'il est impossible de mesurer simultanément avec une précision infinie la position et la quantité de mouvement d'une particule. Cette limitation fondamentale remet en question la notion classique de trajectoire précise d'une particule, soulignant l'aspect probabiliste inhérent à la nature quantique.
La mécanique quantique introduit également le concept d'intrication quantique. L'intrication se produit lorsque deux particules deviennent liées d'une manière telle que l'état d'une particule est instantanément lié à l'état de l'autre, quel que soit l'éloignement entre elles. Ce phénomène a été présenté dans le célèbre paradoxe EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) et a été confirmé expérimentalement.
Une autre loi fondamentale de la physique quantique est le principe de non-localité. Il stipule que les particules quantiques peuvent influencer instantanément d'autres particules avec lesquelles elles ont été intriquées, même si elles sont séparées par de grandes distances. Cela va à l'encontre du principe de la relativité restreinte d'Einstein, qui limite la vitesse de transmission de l'information à la vitesse de la lumière.
Enfin, le formalisme de la matrice densité est utilisé pour décrire l'état global d'un système quantique composé de plusieurs particules. Il fournit une description statistique des ensembles de particules plutôt que des particules individuelles, ce qui est essentiel pour traiter des systèmes complexes tels que les atomes et les molécules.
En résumé, la "loi quantique" fait référence à l'ensemble des principes et équations qui forment le fondement de la physique quantique. Ces lois ont révolutionné notre compréhension du monde microscopique, défiant les intuitions classiques et conduisant à des avancées technologiques telles que les technologies quantiques et l'informatique quantique. Bien que le comportement quantique puisse sembler étrange et contre-intuitif, les lois quantiques ont été confirmées par d'innombrables expériences et observations, façonnant ainsi notre vision actuelle de la réalité à l'échelle subatomique.