La physique quantique en touriste : Différence entre versions

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* Susskind et Darwin (à rédiger)
 
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* Des vagues et des embouteillages (à rédiger)
 
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* Stern, Gerlach et l'appareil magique de Susskind (à rédiger)
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* Stern, Gerlach et l'appareil magique de Susskind (vidéos en cours de réalisation)
 
* Quand un vecteur d'état rencontre les matrices de Pauli (à rédiger)
 
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*#Ca manque un peu de TD et d'exercices pour vérifier qu'on a bien compris.
 
*#Ca manque un peu de TD et d'exercices pour vérifier qu'on a bien compris.
 
*Le [http://www.youtube.com/playlist?list=PLXTROeoOYnlwkScp2q3_AS_l9APnRxUdc cours de physique quantique d'Etienne Parizot] (chaine Youtube) C'est probablement ce que j'ai trouvé de mieux pédagogiquement en français jusqu'ici mais ça n'est pas destiné aux touristes comme moi, c'est un vrai cours de fac de niveau L3, avec les TD qui vont avec, donné à l'université Paris Diderot en 2018-2019. Ca me servira donc plutôt en complément de ma propre progression. Et peut-être que j'arriverai à tout suivre d'ici deux ou trois ans. :-)
 
*Le [http://www.youtube.com/playlist?list=PLXTROeoOYnlwkScp2q3_AS_l9APnRxUdc cours de physique quantique d'Etienne Parizot] (chaine Youtube) C'est probablement ce que j'ai trouvé de mieux pédagogiquement en français jusqu'ici mais ça n'est pas destiné aux touristes comme moi, c'est un vrai cours de fac de niveau L3, avec les TD qui vont avec, donné à l'université Paris Diderot en 2018-2019. Ca me servira donc plutôt en complément de ma propre progression. Et peut-être que j'arriverai à tout suivre d'ici deux ou trois ans. :-)
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NB: En août 2019, le lien vers les vidéos depuis le site principal "The theoretical minimum" est rompu. Les vidéos restent accessibles directement sur Youtube [http://www.youtube.com/channel/UCj2PBh1npuzyQ52qqV9eAmQ/playlists?view=50&sort=dd&shelf_id=2 ici]
  
 
===Cours de maths en ligne===
 
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*[http://www.youtube.com/channel/UCsz9DiwPtgDvxJ-njWnieZw Passe-science]
 
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====En anglais====
 
====En anglais====
On trouve en anglais des cours de vulgarisation des maths d'une qualité hélas introuvable en langue française (cela pour des raisons... <small>que je ne connais que trop mais ça me fait encore mal d'y penser et j'ai déjà perdu beaucoup trop de temps avec ça dans ma vie professionnelle, donc je passe vite à autre chose</small> ;-)
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On trouve en anglais des cours de vulgarisation des maths d'une qualité hélas introuvable en langue française (cela pour des raisons... <small>que je ne connais que trop mais ça me fait encore mal d'y penser et j'ai déjà perdu beaucoup trop de temps avec ça dans ma vie professionnelle et puis j'ai décidé de ne plus m'occuper de politique donc je passe vite à autre chose</small> ;-)
 
*La chaîne [http://www.youtube.com/channel/UCYO_jab_esuFRV4b17AJtAw 3Blue1Brown] Notamment:
 
*La chaîne [http://www.youtube.com/channel/UCYO_jab_esuFRV4b17AJtAw 3Blue1Brown] Notamment:
 
**[http://youtu.be/TgKwz5Ikpc8 cette vidéo sur les espaces vectoriels "abstraits"]
 
**[http://youtu.be/TgKwz5Ikpc8 cette vidéo sur les espaces vectoriels "abstraits"]
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** [http://www.youtube.com/playlist?list=PLi01XoE8jYoi3SgnnGorR_XOW3IcK-TP6 Abstract Algebra] L'anglais de ce cours est très facile à suivre mais j'ai perdu un peu de temps à cause de deux ''faux amis'': "''abstract algebra''"="algèbre générale" et, dans ce domaine particulier, "''field''"="corps".
 
** [http://www.youtube.com/playlist?list=PLi01XoE8jYoi3SgnnGorR_XOW3IcK-TP6 Abstract Algebra] L'anglais de ce cours est très facile à suivre mais j'ai perdu un peu de temps à cause de deux ''faux amis'': "''abstract algebra''"="algèbre générale" et, dans ce domaine particulier, "''field''"="corps".
 
*La chaîne [http://www.youtube.com/channel/UCN8wTUlSAroLslWyf87E2pw Eigenchris] Notamment sur le calcul tensoriel. Du coup je m'en servirai surtout plus tard, dans la deuxième partie de mon projet, quand je m'attaquerai à la relativité générale.
 
*La chaîne [http://www.youtube.com/channel/UCN8wTUlSAroLslWyf87E2pw Eigenchris] Notamment sur le calcul tensoriel. Du coup je m'en servirai surtout plus tard, dans la deuxième partie de mon projet, quand je m'attaquerai à la relativité générale.
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* Les vidéos du cours [http://www.youtube.com/channel/UCj2PBh1npuzyQ52qqV9eAmQ/playlists?view=50&sort=dd&shelf_id=2 The theoretical minimum] de Leonard Susskind
  
 
===Autres ressources===
 
===Autres ressources===
 
*[http://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/06/26/what-is-the-smallest-possible-distance-in-the-universe/#1edcfa8748a1 What Is The Smallest Possible Distance In The Universe?] Article
 
*[http://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/06/26/what-is-the-smallest-possible-distance-in-the-universe/#1edcfa8748a1 What Is The Smallest Possible Distance In The Universe?] Article
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* [http://www.sciences.ch/ Opera Magistris de Vincent Isoz] Véritable encyclopédie en ligne de physique et de maths appliquées, en anglais et en français. C'est pour moi '''LE must du must''' dans ce domaine et c'est gratuit, domaine public, cadeau de l'auteur ! Dans une autre vie, si je ne réussis pas à être Etienne Klein, Feynmann ou Susskind, je voudrais être Vincent Isoz ! ;-)
  
 
==Notes et compléments==
 
==Notes et compléments==
 
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Version actuelle datée du 13 août 2019 à 12:00

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Inna Bigun / 123 RF


Le présent document est essentiellement le sommaire d'une longue série d'articles, EN COURS de rédaction.

Leur rédaction demandera encore plusieurs années, mais vous pouvez suivre la progression de ce projet, ici, en temps réel.

(Mise à jour: Août 2019)

«Comprendre» la physique quantique ?

Pourrais-je un jour «jeter un œil» en touriste sur la physique quantique ?

Pourquoi ?

Parce que c'est un rêve de jeunesse que je n'ai jamais eu le temps de mener à bien. Oh bien sûr, j'ai déjà visionné énormément de vidéos sur le sujet. J'ai lu aussi beaucoup, mais vraiment beaucoup d'articles de vulgarisation tout au long de ces 40 dernières années. J'ai même lu une grosse partie des 5 volumes du cours de Feynmann, auquel je n'ai pas toujours tout compris, loin de là, principalement faute de bases suffisantes en mathématiques. En fait, j'ai toujours l'impression de n'avoir fait qu'effleurer le sujet.

Objectif 

Mon objectif est d'aller un peu au-delà des vulgarisations "sans maths" habituelles. Sans prétendre atteindre le niveau d'un ingénieur ou d'un chercheur, je voudrais être capable de comprendre les équations fondamentales et de les manipuler dans les cas les plus simples.

Comment ?

Je vais relater ci-dessous mes aventures de voyage vers les rivages de la physique quantique, mes échecs, mes déboires et mes progrès.

Mes voyages précédents

Premières approches (jusqu'à l'adolescence)

  • Ecolier avec Tout l'Univers

C'était le bon temps, quand les électrons tournaient encore autour des noyaux.

  • Collégien avec Science et Vie

C'était quand les électrons tournaient encore au moins sur eux-même et que je voulais comprendre les secrets de l'Univers. (Tiens?? Et pourquoi au fait?)

  • Lycéen avec La Recherche

J'y ai découvert le paradoxe EPR et c'était déjà plus si simple !

Premier voyage (c. 1985)

Le cours de physique de Richard Feynmann à Caltech (1964)

Deuxième voyage (c. 2015)

Le cours de Leonard Susskind à Stanford (2012)

Troisième voyage (2019-?)

Il me semble désormais clair que pour améliorer ma compréhension, je vais avoir besoin de me perfectionner plus particulièrement sur un certain nombre de ces sujets. Et refaire une fois de plus le voyage, en passant par un itinéraire différent.

Ce nouvel itinéraire reprendra des passages des deux précédents. S'y ajouteront des passages par le cours donné par Étienne Parizot à Paris Diderot en 2019.

Les carnets de ce voyage apparaîtront ci-dessous au fur et à mesure de ma progression, soit dans leur ordre chronologique soit dans leur ordre logique, je ne sais pas encore. Probablement un mélange des deux.

Chaque fois que je trouverai un article ou une vidéo en français qui expliquent plus clairement les choses que je ne l'aurais fait moi-même (de mon propre point de vue parfaitement subjectif), plutôt que de réinventer la poudre (il ne me reste clairement pas assez d'années à vivre pour ça!), je me contenterai de le mentionner avec un lien permettant de le consulter.

Apéritif quantique

Histoire de faire patienter un peu mes lecteurs, voici déjà quelques vidéos qui devraient leur donner un avant-goût de l'itinéraire que je vais suivre dans ce troisième voyage.

Science etonnante n°55.png



Dans cette vidéo, David Louapre dézingue l'idée très répandue selon la quelle un électron pourrait être à deux endroits à la fois. Je trouve qu'il explique assez bien les choses en reprenant de manière très visuelle la célèbre expérience des fentes de Young. Il nous donne aussi un premier coup d'œil intuitif sur ce que peut être un vecteur d'état.

E-penser n°35.png


Dans celle-ci, Bruce Benamran explique fort bien pourquoi tant de vidéos sur la mécanique quantique peuvent induire les touristes comme moi en erreur. Il dézingue aussi tout une autre série d'idées fausses, comme l'idée selon laquelle un électron pouvait être de temps en temps une onde et de temps en temps un corpuscule qui ressemblerait plus ou moins à une toute petite bille.

Magnétiseurs et quantiseurs

Il peut être instructif aussi, avant de commencer à me suivre dans mes pérégrinations, de savoir repérer ceux qui vendent des trucs "quantiques" comme d'autres charlatans aux siècles précédents vendaient des appareils "magnétiques" qui guérissaient tout.

C'est assez facile de les reconnaître. Demandez-leur de vous expliquer les «états de base» et le «hamiltonien» de leur système. Vous n'avez pas besoin de savoir de quoi il s'agit. Il suffit d'un peu d'intuition pour voir s'il en sont capables ou s'ils éludent la question.

S'ils ne sont pas capables de le faire, leur système / invention / théorie n'a rien de quantique. Ils utilisent le mot "quantique" au mieux comme une métaphore (et pourquoi pas après tout si c'est dit clairement), au pire pour se faire passer pour ce qu'ils ne sont pas.

L'article suivant explique beaucoup mieux les choses que je ne saurais le faire:

Marche d'approche rapide

Allez! On y va et ce coup-ci par la voie directe, en évitant complètement le détour piégeux par les électrons censés tourner comme des planètes ou des toupies, ou passer par deux fentes en même temps.

  • Feynmann et un rossignol (à rédiger)
  • Susskind et Darwin (à rédiger)
  • Des vagues et des embouteillages (à rédiger)
  • Stern, Gerlach et l'appareil magique de Susskind (vidéos en cours de réalisation)
  • Quand un vecteur d'état rencontre les matrices de Pauli (à rédiger)

Fondamentaux de maths pour la physique

Fondamentaux de physique classique

  • Mécanique newtonienne
  • Changements de référentiels
  • Mécanique lagrangienne
  • Mécanique hamiltonienne

Fondamentaux de physique quantique

(L'organisation de cette section est en cours de réflexion)

  • Avant-propos: Un coup d'oeil rapide, sans mathématiques, sur cinq expériences célèbres
    • Expérience de Stern et Gerlach
    • Fentes de Young
    • Chat de Schrödinger
    • Expérience d'Aspect
    • Gomme quantique
  • Introduction et rappels
  • Les bases du formalisme (A partir du deuxième cours de L3 d'Étienne Parizot)
  • Principe d'indétermination
  • (Lorem ipsum)

Liens, références, etc.

Je vais partager ici, au fur et à mesure, des liens vers les ressources qui m'auront le plus aidé dans ma progression. Ca n'a pas la prétention d'être autre chose que ça: Des ressources qui m'ont aidé moi. Pour vous, je ne garantis rien, à vous de voir.

Cours de physique en ligne

  • The Theoretical Minimum LE cours de physique pour amateurs donné par Leonard Susskind à Stanford. C'est aussi le point de départ de toute ma démarche ici. Son cours n'a que trois petits défauts à mes yeux:
    1. Il est en anglais (mais l'anglais scientifique est beaucoup plus facile à comprendre que l'anglais de la rue)
    2. Ca va parfois encore un peu trop vite pour les gens comme moi, qui ont arrêté leurs études il y a longtemps, notamment en maths
    3. Ca manque un peu de TD et d'exercices pour vérifier qu'on a bien compris.
  • Le cours de physique quantique d'Etienne Parizot (chaine Youtube) C'est probablement ce que j'ai trouvé de mieux pédagogiquement en français jusqu'ici mais ça n'est pas destiné aux touristes comme moi, c'est un vrai cours de fac de niveau L3, avec les TD qui vont avec, donné à l'université Paris Diderot en 2018-2019. Ca me servira donc plutôt en complément de ma propre progression. Et peut-être que j'arriverai à tout suivre d'ici deux ou trois ans. :-)

NB: En août 2019, le lien vers les vidéos depuis le site principal "The theoretical minimum" est rompu. Les vidéos restent accessibles directement sur Youtube ici

Cours de maths en ligne

Impossible hélas de comprendre la physique sans un minimum de maths. Il n'est pas indispensable de faire un cursus de maths complet sur plusieurs années pour saisir les idées essentielles, un cursus complet n'est indispensable que pour les futurs ingénieurs et chercheurs. Mais même pour les simples curieux et touristes un minimum de maths "avancées" est indispensable. C'est tout l'objet du projet que j'ai lancé ici.

Et voici les ressources qui m'auront le plus servi dans ce projet. La liste s'agrandira au fur et à mesure de mes découvertes.

  • Khan Academy Le site que j'ai trouvé indispensable pour réviser mes bases de maths niveau collège-lycée. Je n'ai encore jamais trouvé mieux. Un conseil: Si vous connaissez un peu d'anglais, commencez par essayer le site en anglais! Faites-vous confiance! L'anglais d'un cours de maths est beaucoup plus facile à comprendre que celui de la rue et les cours de maths de la Khan Academy sont d'après mon expérience extrêmement mieux faits pédagogiquement que ceux du site en langue française. (Pour des raisons... que je n'ai pas envie de discuter sur ce blog, ça risquerait de réveiller des vieilles douleurs trop longtemps subies en 40 ans de carrière dans l'enseignement et qui commencent seulement à s'estomper depuis que je suis en retraite).
  • Au-delà du niveau lycée, on peut encore trouver quelques petites choses sur la Khan Academy en anglais (leur cours Multivariable calculus est remarquable) mais c'est un peu limité. En revanche, on peut continuer à trouver d'autres vidéos fort bien faites sur Youtube (voir ci-dessous)

Sur Youtube

On trouve beaucoup de vidéos très instructives sur Youtube. Mais le problème c'est que tout y est mélangé et que l'algorithme de Youtube nous suggère souvent de visionner des dizaines de vidéos du pire juste après une vidéo de très bonne qualité. Les liens suivants vous permettront je l'espère de perdre un peu moins de temps que je ne l'ai fait moi-même.

En français

  • La chaîne Science étonnante de David Louapre. Il s'agit ici de vulgarisation grand public d'une qualité remarquable, sans nécessité de connaissances en maths (mais du coup, avec les limitations que ça implique)
  • La chaîne E.T. d'Orion d'Etienne Parizot. En complément de son cours de physique mentionné plus haut.
  • e-penser Sur toutes sortes de sujets principalement scientifiques, un succès très mérité.
  • Science clic
  • Passe-science

En anglais

On trouve en anglais des cours de vulgarisation des maths d'une qualité hélas introuvable en langue française (cela pour des raisons... que je ne connais que trop mais ça me fait encore mal d'y penser et j'ai déjà perdu beaucoup trop de temps avec ça dans ma vie professionnelle et puis j'ai décidé de ne plus m'occuper de politique donc je passe vite à autre chose ;-)

Autres ressources

Notes et compléments

  1. Ce qui ne manquerait pas d'arriver, au risque de complètement se perdre, si on oubliait par exemple que l'addition de deux paquets de billes, de deux mouvements, de deux champs électriques et de deux vecteurs d'états quantiques, bien que portant le même nom "addition", sont en fait quatre opérations complètement différentes.