Interprétation philosophique de la physique classique - Philosophical interpretation of classical physics
La physique newtonienne classique a, formellement, été remplacée par la mécanique quantique à petite échelle et la relativité à grande échelle. Parce que la plupart des humains continuent de penser en termes de type d'événements que nous percevons à l'échelle humaine de la vie quotidienne, il est devenu nécessaire de fournir une nouvelle interprétation philosophique de la physique classique . La mécanique classique fonctionnait extrêmement bien dans son domaine d'observation mais faisait des prédictions inexactes à très petite échelle - les systèmes à l'échelle atomique - et lorsque les objets se déplaçaient très rapidement ou étaient très massifs. Vue à travers le prisme de la mécanique quantique ou de la relativité, nous pouvons maintenant voir que la physique classique, importée du monde de notre expérience quotidienne, comprend des notions pour lesquelles il n'existe aucune preuve réelle. Par exemple, une idée répandue est qu'il existe un temps absolu partagé par tous les observateurs. Une autre est l'idée que les électrons sont des entités discrètes comme des planètes miniatures qui entourent le noyau sur des orbites définies.
Le principe de correspondance dit que les récits classiques sont des approximations de la mécanique quantique qui sont à toutes fins pratiques équivalentes à la mécanique quantique lorsqu'il s'agit d'événements à grande échelle.
Divers problèmes surviennent si la mécanique classique est utilisée pour décrire les systèmes quantiques, tels que la catastrophe ultraviolette dans le rayonnement du corps noir , le paradoxe de Gibbs et l'absence de point zéro pour l' entropie .
Puisque la physique classique correspond plus étroitement au langage ordinaire que la physique moderne, ce sujet fait également partie de l'interprétation philosophique du langage ordinaire , qui a aussi d'autres aspects.
Le processus de mesure
En mécanique classique, on suppose que les propriétés données - vitesse ou masse d'une particule; température d'un gaz, etc. - peut en principe être mesurée avec n'importe quel degré de précision souhaité.
L'étude du problème de la mesure en mécanique quantique a montré que la mesure de tout objet implique des interactions entre l'appareil de mesure et cet objet qui l'affectent inévitablement d'une manière ou d'une autre; à l'échelle des particules, cet effet est nécessairement important. À l'échelle macroscopique quotidienne, l'effet peut être réduit.
De plus, l'idéalisation classique d'une propriété simplement «mesurée» ignore le fait que la mesure d'une propriété - température d'un gaz par thermomètre, par exemple - implique un compte rendu préexistant du comportement de l'appareil de mesure. Lorsque des efforts ont été consacrés à l'élaboration des définitions opérationnelles impliquées dans la détermination précise de la position et de la dynamique des entités à micro-échelle, les physiciens ont été obligés de fournir un tel compte rendu pour les appareils de mesure à utiliser à cette échelle. L'expérience de pensée clé à cet égard est connue sous le nom de microscope de Heisenberg .
Le problème pour l'individu est de savoir comment caractériser correctement une partie de la réalité dont on n'a pas d' expérience sensorielle directe . Nos recherches dans le domaine quantique trouvent le plus pertinent tout ce qui se passe entre les événements au moyen desquels nous obtenons notre seule information. Nos comptes rendus du domaine quantique sont basés sur les interactions des instruments macro-domaines et des organes sensoriels avec les événements physiques, et ces interactions nous donnent une partie mais pas la totalité des informations que nous recherchons. Nous cherchons ensuite à tirer davantage d'informations à partir d'une série de ces expériences de manière indirecte.
Une interprétation de cette énigme est donnée par Werner Heisenberg dans son livre de 1958, Physics and Philosophy, p. 144f:
Nous pouvons dire que la physique fait partie de la science et, en tant que telle, vise une description et une compréhension de la nature. Tout type de compréhension, scientifique ou non, dépend de notre langage, de la communication des idées. Toute description des phénomènes, des expériences et de leurs résultats repose sur le langage comme seul moyen de communication. Les mots de ce langage représentent les concepts de la vie quotidienne, qui dans le langage scientifique de la physique peuvent être affinés aux concepts de la physique classique. Ces concepts sont les seuls outils pour une communication sans ambiguïté sur les événements, sur la mise en place des expériences et sur leurs résultats. Si donc on demande au physicien atomique de donner une description de ce qui se passe réellement dans ses expériences, les mots «description» et «vraiment» et «arrive» ne peuvent renvoyer qu'aux concepts de la vie quotidienne ou de la physique classique. Dès que le physicien renoncerait à cette base, il perdrait les moyens de communication sans ambiguïté et ne pourrait pas continuer dans sa science. Par conséquent, toute déclaration sur ce qui "s'est réellement passé" est une déclaration en termes de concepts classiques et - en raison de la thermodynamique et des relations d'incertitude - par sa nature même incomplète en ce qui concerne les détails des événements atomiques impliqués. La demande de "décrire ce qui se passe" dans le processus de théorie quantique entre deux observations successives est une contradiction in adjecto , puisque le mot "décrire" se réfère à l'utilisation des concepts classiques, alors que ces concepts ne peuvent pas être appliqués dans l'espace entre les observations; ils ne peuvent être appliqués qu'aux points d'observation.
Primauté de l'observation en mécanique quantique et relativité restreinte
La mécanique quantique et la relativité restreinte commencent leur divergence par rapport à la mécanique classique en insistant sur la primauté des observations et le refus d'admettre des entités non observables. Ainsi la relativité restreinte rejette la simultanéité absolue assumée par la mécanique classique; et la mécanique quantique ne permet pas de parler de propriétés du système (position exacte, par exemple) autres que celles qui peuvent être reliées à des observations à macro-échelle. La position et l'élan ne sont pas des choses que nous devons découvrir; ce sont plutôt les résultats obtenus en exécutant certaines procédures.
Remarques
- ^ Messie, Albert,Mécanique quantique, volume I, pp. 45–50.
Voir également
Les références
- Albert Messiah, Quantum Mechanics , traduction anglaise par GM Temmer de Mécanique Quantique , 1966, John Wiley and Sons
- Une conférence à sa classe de mécanique statistique à l'Université de Californie à Santa Barbara par le Dr Herbert P. Broida [2] (1920–1978)
- "Physics and the Real World" par George FR Ellis, Physics Today , juillet 2005