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Revue 175 - Pour enfin comprendre la mécanique quantique

Articles Revue TELECOM

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15/01/2015

Pour enfin comprendre
la mécanique quantique

Par Alexandre Gondran (2001) dans la revue TELECOM n° 175
 

Sur les traces d’Albert Einstein et de Louis de Broglie, Michel et Alexandre Gondran, père et fils, revisitent les fondements de la mécanique quantique. À la croisée de la science, de la philosophie et de l’histoire, ils nous emmènent à la recherche du réel et nous proposent une interprétation compréhensible de la mécanique quantique.

 

Le livre « Mécanique quantique : et si Einstein et de Broglie avaient 

aussi raison ? » de Michel et Alexandre Gondran est une invitation à découvrir une interprétation déterministe et réaliste de la mécanique quantique, peu connue et jamais enseignée. Il revient sur ses fondements et sur les diverses interprétations.

« Dieu ne joue pas aux dés »

C’est ainsi qu’Albert Einstein résume sa critique de l’interprétation non déterministe de la mécanique quantique, interprétation orthodoxe toujours en vigueur. Pour lui, les prédictions aléatoires de la mécanique quantique ne provenaient pas d’un aléa « vrai » ou fondamental de la physique mais d’une incomplétude du modèle : il devait exister un modèle sous-jacent qui expliquerait ces aléas.


 

Mécanique quantique : et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ?
Édition 
Matériologiques, 334p, 25 euros, e-book : 13 euros,
www.materiologiques.com



« J’aime à penser que la lune est là, même quand je ne la regarde pas »

Cette seconde citation d’Einstein cristallise la grande controverse qui l’opposa à Niels Bohr concernant l’existence d’une réalité indépendante de l’observateur. Il s’opposait fortement à l’interprétation de Copenhague selon laquelle la réalité n’existe qu’au moment de la mesure. Pourtant cette interprétation s’est imposée, depuis le congrès Solvay de 1927, à toute la science contemporaine : il faudrait dorénavant renoncer au déterminisme et à l’existence d’une réalité objective, mais aussi à la possibilité d’une compréhension dumonde physique. C’est pourquoi on répète aux étudiants et aux néophytes, de décennie en décennie, la fameuse déclaration de Richard Feynman « Personne ne comprend la mécanique quantique ». Et pourtant…

« Pourquoi l’image de l’onde pilote est-elle ignorée dans les cours ? »

Pourtant Louis de Broglie a défini dès 1927 la théorie de l’onde pilote, un modèle sous-jacent qui explique les aléas de la mécanique quantique. Cette théorie, reprise et développée par David Bohm et qui fait l’objet de ce livre, complète la mécanique quantique. Selon elle, la fonction d’onde n’est pas suffisante pour décrire totalement une particule : il faut également lui adjoindre une position. Elle est donc parfois appelée théorie aux « variables cachées ». Le premier objectif de ce livre est de faire connaître au public francophone cette interprétation méconnue qui faisait dire à John Bell en 1952 « je vis l’impossible réalisé ». En 1987, Bell évoque son incompréhension quant aux difficultés de cette interprétation à être acceptée : « Mais alors pourquoi Born ne m’avait-il pas parlé de cette « onde pilote » ? Ne serait-ce que pour signaler ce qui n’allait pas avec elle ? Pourquoi von Neumann ne l’a-t-il pas envisagée ? Plus extraordinaire encore, pourquoi des gens ont-ils continué à produire des preuves d’impossibilité, après 1952, et aussi récemment qu’en 1978 ? Alors que même Pauli, Rosenfeld et Heisenberg ne pouvaient guère produire de critique plus dévastatrice de la théorie de Bohm que de la dénoncer comme étant « métaphysique » et « idéologique » ? Pourquoi l’image de l’onde pilote est-elle ignorée dans les cours ? Ne devrait-elle pas être enseignée, non pas comme l’unique solution, mais comme un antidote à l’autosatisfaction dominante ? Pour montrer que le flou, la subjectivité et l’indéterminisme ne nous sont pas imposés de force par les faits expérimentaux, mais proviennent d’un choix théorique délibéré ? ».
 

Depuis 1987, cette interprétation reste méconnue des physiciens et ignorée du grand public. La théorie de l’onde pilote prédit pourtant les mêmes résultats que la mécanique quantique dont elle partage les équations, mais la complète en rétablissant déterminisme et réalisme.
 

Ce livre, le premier en langue française sur le sujet, répond aux nombreuses critiques et incompréhensions que cette interprétation a suscitées. Il présente en particulier de nombreuses simulations numériques qui permettent d’expliquer et d’illustrer de manière simple et réaliste toutes les expériences fondatrices de la mécanique quantique : les interférences dans les fentes de Young, la « mesure » du spin dans l’expérience de Stern et Gerlach, le passage d’un électron par effet tunnel, la non localité de l’expérience EPR-B sans contredire la relativité générale, les transitions dans l’atome d’hydrogène, le point lumineux de l’expérience de Poisson-Arago,... Ce livre étudie également la convergence théorique de la mécanique quantique vers la mécanique classique étayée par des simulations numériques.
 

Enfin, il montre qu’il existe des interprétations de la relativité générale compatibles avec l’onde pilote. Ce livre intéressera tout scientifique ou lecteur curieux en quête de clés pour comprendre les lois de la nature.


1/ Sujet du baccalauréat 2014 : http://www.sujetdebac.fr/sujets/2014/s-physique-chimie-specialite-2014-amerique-du-nord-sujet-o.pdf; Rapport de stage : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00656118


 

 

L’origine de ce livre
 
« Tout a commencé alors que j’étais encore étudiant à Télécom ParisTech ; en 2001, j’ai effectué mon stage de troisième année d’ingénieur au laboratoire de mathématiques appliquées de l’École Polytechnique avec Jean-François Colonna (1978), spécialiste, entre autres, de simulations numériques. C’est là que j’ai réalisé, sur une idée de mon père, les premières simulations de trajectoires d’électrons pour l’expérience des fentes de Young. C’est Francis Schmitt et Alain Maruani qui me suivaient à Télécom ParisTech. Ces travaux ont servi de support pour l’un des exercices de physique du baccalauréat S d’Amérique du Nord cette année 20141. J’ai continué durant 13 ans à collaborer avec mon père sur une compréhension réaliste de la physique quantique et cela se concrétise par ce livre-synthèse de la théorie de l’onde pilote. Cette collaboration père-fils quasi-quotidienne est pour moi une belle expérience, qui continue toujours... ».
 
 


L’auteur


Alexandre Gondran (2001)
, est enseignant-chercheur en Informatique et Mathématiques à l’École Nationale de l’Aviation Civile (ENACdepuis 2009. Diplômé de Télécom ParisTech, il part au Gabon enseigner les mathématiques et laphysique au Lycée français. De retour en France, il passe sa thèse à l’Université de Technologies de Belfort-Montbéliard avec Orange Labs sur l’optimisation et la planification des réseaux Wi-Fi. Après un post-doc à l’ENAC où il applique ses méthodes d’optimisation combinatoire à la gestion du trafic aérien, il y devient enseignant-chercheur. Parallèlement à ses recherches en optimisation, il travaille avec son père depuis 2001 en mécanique quantique, réalise de nombreuses simulationsnumériques et publie avec lui plus d’une dizaine d’articles scientifiques dans ce domaine. http://alexandre.gondran.free.fr

 

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