quantique (mécanique), formulation mathématique des lois qui régissent les phénomènes à l'échelle quantique.

quantique (mécanique), formulation mathématique des lois qui régissent les phénomènes à l'échelle quantique. La nature simultanément corpusculaire et ondulatoire du rayonnement et de la matière telle qu'elle découlait des découvertes d'Einstein (1905) et de Louis de Broglie (1923) était incompatible avec la théorie du rayonnement établie par James Maxwell et la dynamique newtonienne du point matériel. La nécessité de trouver un formalisme permettant de décrire cette dualité amena, au cours des années trente, un groupe de jeunes physiciens, notamment Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Pascual Jordan et Erwin Schrödinger, à inventer une nouvelle « mécanique », bientôt appelée « mécanique quantique », qui remplaçât la mécanique newtonienne pour les systèmes dont la grandeur appelée « action » a une valeur comparable au « quantum d'action » de Planck, soit environ 10 -34 J.s. Différents formalismes furent alors proposés, mais celui qui s'avéra le plus facile d'utilisation fut élaboré par le physicien autrichien Erwin Schrödinger : c'est celui qu'on désigne aujourd'hui sous le nom de mécanique quantique. L'objet de la mécanique newtonienne était d'établir les équations permettant de décrire le mouvement d'objets matériels soumis à un ensemble de forces. À l'échelle quantique, une particule est toujours soumise à un ensemble de forces, mais il n'est plus possible de décrire son mouvement en termes de trajectoire et de vitesse. Les indéterminations inhérentes à la description quantique (relation d'incertitudes de Heisenberg) font que seules les probabilités de trouver une particule en un lieu donné, avec une quantité de mouvement et une énergie données, peuvent être calculées. La mécanique quantique regroupe toutes les informations concernant la particule dans une « fonction d'onde », fonction complexe des variables d'espace et de temps à partir de laquelle les différentes probabilités énoncées précédemment sont calculables. Cette fonction d'onde est la solution d'une équation appelée équation de Schrödinger, qui remplace en quelque sorte la relation fondamentale de Newton. Il s'agit d'une équation aux dérivées partielles par rapport aux variables d'espace et de temps, qui contient toutes les informations sur les contraintes auxquelles est soumise la particule. Les solutions de cette équation n'existent en général que pour des valeurs bien précises d'un paramètre qui apparaît comme l'énergie du système, en conformité avec les principes de quantification proposés de façon empirique par Niels Bohr. L'ensemble des règles de la mécanique quantique constitue un outil remarquablement opérationnel, dont l'efficacité n'a jusqu'à présent pas pu être mise en défaut. Cependant, les fondements physiques de cette mécanique demeurent incertains, l'écriture des équations (par exemple l'équation de Schrödinger) reposant sur la transposition des équations de la mécanique classique à l'aide de « principes de correspondance » qu'aucune théorie ne justifie. Même si certains physiciens mettent en doute l'interprétation « orthodoxe » des résultats de la mécanique quantique, suivant les dogmes de ce qu'on nomme l'« école de Copenhague », l'édifice des résultats obtenus en près de soixante-dix ans est tellement impressionnant que nul ne conteste la validité opérationnelle de ce formalisme. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats atome - Les électrons - Structure en couches et nombres quantiques atome - Un long parcours scientifique Bohr Niels Broglie (Louis, prince, puis duc de) Dirac Paul Adrien Maurice Einstein Albert électromagnétisme Heisenberg Werner Karl incertitude - 1.PHYSIQUE ondulatoire (mécanique) particule - 2.PHYSIQUE Pauli Wolfgang physique - La physique au XXe siècle - Les grands bouleversements : quanta et relativité Planck Max Karl Ernst Ludwig rayonnement - Classification des rayonnements Schrödinger Erwin sciences (histoire des) - La lumière - Ibn al-Haytham et l'inversion du regard