Le chapitre introductif de la presente these situe son objet: presenter la physique en particulier la mecanique ondulatoire et la pensee de louis de broglie, ainsi que les eventuelles influences qui ont permis leur elaboration. Notre travail se subdivise en trois parties. La premiere partie, articulee en cinq chapitres, est consacree a la mecanique ondulatoire: sa naissance, son accueil, l'ecriture de ses equations dans les cas non relativiste (equation d'onde de schrodinger) et relativiste (theories de l'electron de dirac et du photon de de broglie). La deuxieme partie, comprenant egalement cinq chapitres, traite de l'interpretation de la mecanique ondulatoire, qui peut etre indeterministe (interpretation probabiliste, dite de l'ecole de copenhague) ou deterministe (theorie de la double solution de de broglie). En 1927, de broglie abandonne sa theorie au profit de l'indeterminisme copenhaguien, mais la reprend en 1952. La troisieme partie de la these, forte de trois chapitres et intitulee l'ecole de de broglie, evoque la physique et l'epistemologie de six eleves de de broglie, en montrant leurs ressemblances et leurs differences d'avec le maitre. Sont retenus jean-louis destouches, qui oscille entre indeterminisme et determinisme ; olivier costa de beauregard, qui allie la physique a la para-physique ; marie-antoinette tonnelat, qui privilegie la relativite a la mecanique quantique ; jean-pierre vigier, qui insiste sur une causalite non-locale ; mioara mugur-schachter, qui penche pour une conceptualisation probabiliste et logique ; georges lochak, qui s'efforce d'etre le plus fidele possible au maitre. En fonction de cela, l'avenir du modele broglien est presente. La these se termine par une conclusion generale, qui reprend la facon dont louis de broglie a construit sa theorie deterministe en s'inspirant de savants comme descartes, poincare et einstein
Le chapitre introductif de la presente these situe son objet: presenter la physique en particulier la mecanique ondulatoire et la pensee de louis de broglie, ainsi que les eventuelles influences qui ont permis leur elaboration. Notre travail se subdivise en trois parties. La premiere partie, articulee en cinq chapitres, est consacree a la mecanique ondulatoire: sa naissance, son accueil, l'ecriture de ses equations dans les cas non relativiste (equation d'onde de schrodinger) et relativiste (theories de l'electron de dirac et du photon de de broglie). La deuxieme partie, comprenant egalement cinq chapitres, traite de l'interpretation de la mecanique ondulatoire, qui peut etre indeterministe (interpretation probabiliste, dite de l'ecole de copenhague) ou deterministe (theorie de la double solution de de broglie). En 1927, de broglie abandonne sa theorie au profit de l'indeterminisme copenhaguien, mais la reprend en 1952. La troisieme partie de la these, forte de trois chapitres et intitulee l'ecole de de broglie, evoque la physique et l'epistemologie de six eleves de de broglie, en montrant leurs ressemblances et leurs differences d'avec le maitre. Sont retenus jean-louis destouches, qui oscille entre indeterminisme et determinisme ; olivier costa de beauregard, qui allie la physique a la para-physique ; marie-antoinette tonnelat, qui privilegie la relativite a la mecanique quantique ; jean-pierre vigier, qui insiste sur une causalite non-locale ; mioara mugur-schachter, qui penche pour une conceptualisation probabiliste et logique ; georges lochak, qui s'efforce d'etre le plus fidele possible au maitre. En fonction de cela, l'avenir du modele broglien est presente. La these se termine par une conclusion generale, qui reprend la facon dont louis de broglie a construit sa theorie deterministe en s'inspirant de savants comme descartes, poincare et einstein
La mécanique quantique a modifié notre façon d'interpréter ce que jadis l'on appelait communément "réalité physique". A titre d'exemple, selon l'interprétation standard de la mécanique quantique (dite interprétation probabiliste de Copenhague) les propriétés d’un objet quantique n'ont pas de réalité physique, du moins, pas avant que l’observateur ne les mesure. De plus, tout semble se passer comme s'il y avait un indéterminisme intrinsèque à la dynamique quantique qui ne permettrait pas de prédire avec certitude le résultat d'une mesure. Dès lors, plusieurs interprétations physiques et philosophiques ont vu naissance afin de décrire (notre connaissance de) cette réalité.C'est au cours de la conférence de Solvay en 1927 que Louis de Broglie, un opposant à l'interprétation probabiliste, proposa une solution alternative qui permettait d'une part de restaurer le déterminisme (ainsi que le réalisme) et d'autre part de remettre au premier plan la notion de trajectoire. Par la suite cette théorie fut redécouverte et complétée par David Bohm pour donner naissance à la théorie connue aujourd'hui sous l'appellation de théorie de l'onde pilote. John Bell a dit à propos de cette interprétation : " En 1952, l'impossible a été rendu possible. C'était dans l'article de David Bohm. Bohm a montré explicitement comment une description indéterministe pouvait être transformée en théorie déterministe."Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse s'inscrivent dans la continuité de la vision de de Broglie et consistent en deux parties, chacune d'elles ayant pour but de répondre à une problématique particulière. Dans la première, on considère deux formalismes du type onde pilote, une version déterministe (dynamique de de Broglie-Bohm chapitre 2) ainsi qu'une de ses extensions stochastiques (dynamique de Bohm-Hiley-Nelson chapitre 3). On s'attardera notamment sur l’émergence de la probabilité quantique à partir de ces dynamiques dans l’approche dite du "Quantum Non-Equilibrium". Cette approche permet entre autres de s'affranchir du statut axiomatique de la distribution de probabilité mais aussi de la justifier par des arguments similaires à ceux que l'on retrouve en mécanique statistique. Parmi ces arguments on retrouvera à titre d’exemple la notion d’ergodicité, de chaos, de mixing ainsi que d’autres propriétés qui feront l’objet d’une étude approfondie (chapitre 4). En particulier, l’émergence de l’équilibre s'accompagne d'un processus de relaxation que nous allons caractériser dans chacune de ces dynamiques (dans le chapitre 3 nous dériverons un théorème H qui décrit quantitativement ce processus dans le cas stochastique). Par ailleurs, nous nous efforcerons, dans une approche phénoménologique, d’appliquer ces théories quantiques d'onde pilote à la dynamique macroscopique des gouttes d'huile rebondissantes dans un bain (chapitre 5).La deuxième problématique quant à elle, repose sur une hypothétique généralisation non-linéaire de la mécanique quantique. En particulier, nous considérerons l'équation de Schrodinger Newton comme une première proposition a cette généralisation. Cette équation non-linéaire découle d’une approximation semi-classique de la gravité et a été entre autres proposée par Roger Penrose pour expliquer le collapse de la fonction d’onde. Nous montrerons dans un premier temps comment le programme de la double solution de Louis de Broglie se développe dans ce contexte (chapitre 6). Par la suite nous verrons comment tester cette généralisation non-linéaire par deux propositions expérimentales (chapitre 7). En particulier, l’une de ces propositions nous conduira à étudier des effets de décohérence lors du refroidissement laser (Doppler cooling, chapitre 8). Pour cela on utilisera le modèle de Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) comme modèle de décohérence. Ce qui nous permettra par la suite de généraliser les résultats obtenus auparavant par GRW dans leur modèle.
L'interprétation causale de la mécanique quantique a été décrite en premier lieu par les historiens comme une conséquence de l'influence croissante du marxisme chez les physiciens des pays occidentaux. En effet, au cours des années 1950, le noyau du groupe de physiciens impliqués dans le programme causal autour de Jean-Pierre Vigier et Louis de Broglie à l'Institut Henri Poincaré est majoritairement constitué soit de membres, soit de sympathisants du PCF. Leurs travaux sont fortement influencés par les critiques soviétiques contre l'interprétation dominante de la mécanique quantique, l'interprétation dite de Copenhague. Entre autres, Vigier critique le pragmatisme qui règne dans la physique de l'après-guerre et pense que le manque de réflexion philosophique est en grande partie responsable de la crise que traverse la physique fondamentale, telle que le problème de la renormalisation. Le groupe a également porté la question de l'interprétation de la théorie au sein du PCF d'où est née une controverse au sein du parti qui a soulevé la problématique de la relation entre le marxisme et la science.La théorie fait également partie d'un programme de recherche plus global lié aux questions contemporaines en physique. Ce point est souvent oublié, ce qui mène à la conclusion erronée que la motivation du groupe IHP est seulement de nature idéologique et, par conséquent, que leur activité est hors de la science. Dès 1957, en collaboration avec des physiciens japonais, le groupe a proposé une théorie des particules élémentaires et un système de classification, à une époque où une théorie consensuelle manque encore
L'interprétation causale de la mécanique quantique a été décrite en premier lieu par les historiens comme une conséquence de l'influence croissante du marxisme chez les physiciens des pays occidentaux. En effet, au cours des années 1950, le noyau du groupe de physiciens impliqués dans le programme causal autour de Jean-Pierre Vigier et Louis de Broglie à l'Institut Henri Poincaré est majoritairement constitué soit de membres, soit de sympathisants du PCF. Leurs travaux sont fortement influencés par les critiques soviétiques contre l'interprétation dominante de la mécanique quantique, l'interprétation dite de Copenhague. Entre autres, Vigier critique le pragmatisme qui règne dans la physique de l'après-guerre et pense que le manque de réflexion philosophique est en grande partie responsable de la crise que traverse la physique fondamentale, telle que le problème de la renormalisation. Le groupe a également porté la question de l'interprétation de la théorie au sein du PCF d'où est née une controverse au sein du parti qui a soulevé la problématique de la relation entre le marxisme et la science.La théorie fait également partie d'un programme de recherche plus global lié aux questions contemporaines en physique. Ce point est souvent oublié, ce qui mène à la conclusion erronée que la motivation du groupe IHP est seulement de nature idéologique et, par conséquent, que leur activité est hors de la science. Dès 1957, en collaboration avec des physiciens japonais, le groupe a proposé une théorie des particules élémentaires et un système de classification, à une époque où une théorie consensuelle manque encore
La notion de dualité onde-particule a été centrale dans le développement de la mécanique quantique. Introduite principalement par Louis DE BROGLIE dans sa thèse de 1924, elle a permis à ce dernier d’ébaucher une nouvelle théorie pour décrire le monde microscopique : la mécanique ondulatoire. Néanmoins, cette description mécanique ainsi que sa forme plus rigoureuse, nommée théorie de la double solution, ont été rapidement abandonnées en raison de leur complexité, en faveur du formalisme quantique moderne et de l’interprétation de l’École de Copenhague.Un regain d’intérêt pour ces questions est survenu au cours des deux dernières décennies, qui ont vu apparaître des expériences mettant en œuvre de possibles analogues macroscopiques de la mécanique quantique. On pense en particulier aux expériences de Yves COUDER de 2005, ayant permis de reproduire une forme de dualité onde-particule, ainsi que les phénomènes quantiques associés. L’objectif de cette thèse est donc double : d’une part, construire un modèle analogue de la dualité onde-particule, qui sera entièrement classique et mécanique et, d’autre part, utiliser ce modèle pour poursuivre les travaux de Louis DE BROGLIE sur la mécanique ondulatoire, en cherchant à construire une théorie d’onde pilote couplant deux ondes à une particule.Nous explorerons ainsi, à la fois les considérations mécaniques d’un tel modèle et les généralisations et abstractions nécessaires pour appliquer ce modèle macroscopique à l’échelle des particules quantiques. Ce second point nous permettra d’aborder des discussions plus fondamentales, sur la question de l’interprétation de la mécanique quantique, dans le contexte du théorème de Bell, des expériences d’Aspect, ainsi que de la théorie de de Broglie-Bohm.
La notion de dualité onde-particule a été centrale dans le développement de la mécanique quantique. Introduite principalement par Louis DE BROGLIE dans sa thèse de 1924, elle a permis à ce dernier d’ébaucher une nouvelle théorie pour décrire le monde microscopique : la mécanique ondulatoire. Néanmoins, cette description mécanique ainsi que sa forme plus rigoureuse, nommée théorie de la double solution, ont été rapidement abandonnées en raison de leur complexité, en faveur du formalisme quantique moderne et de l’interprétation de l’École de Copenhague.Un regain d’intérêt pour ces questions est survenu au cours des deux dernières décennies, qui ont vu apparaître des expériences mettant en œuvre de possibles analogues macroscopiques de la mécanique quantique. On pense en particulier aux expériences de Yves COUDER de 2005, ayant permis de reproduire une forme de dualité onde-particule, ainsi que les phénomènes quantiques associés. L’objectif de cette thèse est donc double : d’une part, construire un modèle analogue de la dualité onde-particule, qui sera entièrement classique et mécanique et, d’autre part, utiliser ce modèle pour poursuivre les travaux de Louis DE BROGLIE sur la mécanique ondulatoire, en cherchant à construire une théorie d’onde pilote couplant deux ondes à une particule.Nous explorerons ainsi, à la fois les considérations mécaniques d’un tel modèle et les généralisations et abstractions nécessaires pour appliquer ce modèle macroscopique à l’échelle des particules quantiques. Ce second point nous permettra d’aborder des discussions plus fondamentales, sur la question de l’interprétation de la mécanique quantique, dans le contexte du théorème de Bell, des expériences d’Aspect, ainsi que de la théorie de de Broglie-Bohm.
Depuis le congrès Solvay de 1927, le point de vue de Bohr, Born, Pauli et d’Heisenberg s’est imposé à toute la science contemporaine contre celui d’Einstein, de Broglie et de Schrödinger : il faudrait dorénavant renoncer au déterminisme et à l’existence d’une réalité objective, mais aussi à la possibilité d’une compréhension du monde physique.L’objectif principal de ce livre est de faire connaître l’onde pilote de Broglie-Bohm, une interprétation alternative qui conserve déterminisme et réalisme et qui faisait dire à John Bell : « 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 ? »Ce livre étudie les limites de l’onde pilote de Broglie-Bohm et en cherche un dépassement. La « théorie de la double préparation » que proposée par Michel et Alexandre Gondran dépend des conditions de préparation du système quantique et correspond à une réponse à la « théorie de la double solution » que de Broglie a recherchée toute sa vie. Elle permet de mieux comprendre les points de vue d’Einstein, de Broglie et de Schrödinger.Enfin, les auteurs montrent qu’il existe des interprétations de la relativité générale compatibles avec la théorie de la double préparation. Elles permettent une vision commune entre mécanique classique, mécanique quantique et relativité générale dans un espace à quatre dimensions.