La physique quantique est de nouveau enseignée en classe de Terminale scientifique depuis 2012 en France. L'objet quantique présente des propriétés incompatibles avec celles de la physique classique, dont la fiction du chat de Schrödinger formule le caractère paradoxal. De nombreux récits littéraires et de science-fiction mettent en scène cette fiction pour en faire le moteur de leur intrigue. A travers deux textes choisis, on montrera comment ils projettent et amplifient la structure problématique de l'objet quantique sous la forme d'un monde quantique à part entière. Nous proposons un guide de lecture et d'analyse formulant un questionnement épistémologique autour des rapports entre monde quantique et monde empirique. Cette analyse est un préalable à un travail didactique coopératif entre enseignants de différentes disciplines.
La physique quantique est de nouveau enseignée en classe de Terminale scientifique depuis 2012 en France. L'objet quantique présente des propriétés incompatibles avec celles de la physique classique, dont la fiction du chat de Schrödinger formule le caractère paradoxal. De nombreux récits littéraires et de science-fiction mettent en scène cette fiction pour en faire le moteur de leur intrigue. A travers deux textes choisis, on montrera comment ils projettent et amplifient la structure problématique de l'objet quantique sous la forme d'un monde quantique à part entière. Nous proposons un guide de lecture et d'analyse formulant un questionnement épistémologique autour des rapports entre monde quantique et monde empirique. Cette analyse est un préalable à un travail didactique coopératif entre enseignants de différentes disciplines.
Notre groupe de recherche travaille depuis deux ans sur les difficultés épistémologiques et ontologiques rencontrées dans le cadre de l’enseignement de la physique quantique en classe de Terminale Scientifique (TS) en France. La physique quantique fait apparaître dans les années 1920, la double nature, à la fois ondulatoire et corpusculaire, des objets microscopiques. Mais cette « dualité onde-corpuscule » est un obstacle pour l’enseignement, si on les réfère aux concepts de la physique classique. Bachelard montre dans le Nouvel esprit scientifique (1934) qu’il n’y a pas continuité, mais rupture épistémologique dans la signification de ces concepts, qui consacre l’avènement d’une physique contre-intuitive. On montrera en s’appuyant sur des documents de manuels scolaires, que le récit de fiction, avec l’exemple d’un rêve de Mr Tompkins aux prises avec un tigre quantique, peut permettre de décrire des mondes contre-intuitifs possibles, cohérent avec les principes fondamentaux de la physique quantique. Notre étude postule que l’enseignement de la physique nouvelle nécessite de former les élèves à une imaginaire épistémologique apte à construire une variété de configurations possibles dans l’approche des phénomènes scientifiques, mais aussi de leur contexte culturel et social.
Toute science, admet-on, commence par détacher un objet en le rendant indépendant des sujets et des situations. Mais cette conception étroite de la connaissance scientifique laisse subsister des zones d’ombre. La conscience n’est pas un objet. Elle est ce sans quoi rien ne pourrait être pris pour objet. La conscience n’est pas détachable des sujets, car elle s’identifie à ce qui est vécu par un sujet. De façon analogue, en physique quantique, un phénomène n’est pas dissociable de son contexte expérimental, car il s’identifie à ce qui se manifeste à grande échelle au laboratoire. Que faire pour ne pas laisser ces cas extrêmes de côté ? Généraliser la méthode scientifique. Ne plus la borner à définir et à caractériser des objets, mais l’étendre à la coordination directe des expériences. Telle est la révolution de pensée qu’il faut accomplir pour résoudre, ou plutôt dissoudre, deux questions-limites de la science : le problème de l’origine de la conscience et le paradoxe du chat de Schrödinger en physique quantique.
La physique quantique a sa part d'étrangeté par rapport à la physique classique. La quantification, l'indéterminisme, la superposition d'états, l'intrication, ne sont pas réputés avoir d'équivalents classiques. Nous apportons ici des éléments modifiant ces affirmations, et permettant d'entrevoir un point de vue unifié sur la physique quantique et la physique classique. Nous nous plaçons pour cela dans un cadre élargi quant à l'appréhension de l'espace et du temps. Les grandes lignes de la physique quantique sont généralement écrites dans un cadre d'espace-temps établi, comme l'est la physique classique. Dans nos travaux, dès le stade de la physique classique, les concepts eux-mêmes d'espace et de temps sont questionnés et construits en opposition l'un à l'autre, selon une analyse prolongeant la théorie de la relativité. Cette construction relève d'une épistémologie relationnelle : les objets de pensée ne sont pas saisis indépendamment les uns des autres et des conditions de leur observation dans l'espace et le temps. Nous devons nous poser la question de l'espace et du temps aussi du côté de la physique quantique. Un angle d'attaque est celui des relations d'indétermination d'Heisenberg, de rôle pivot dans sa construction : selon une épistémologie relationnelle elles révèlent tout autant une indétermination de l'espace et du temps. Des relations de facture semblable peuvent être dérivées du côté classique (nous les nommons relations d'a-certitude), où la transformation de Lorentz est pleinement impliquée. Sur la base des propositions précédentes, l'interprétation de la physique quantique doit être reprise. L'abandon du déterminisme, le hasard fondamental, ne sont pas l'apanage de la théorie quantique, mais propres à toute théorie physique pour laquelle les variables d'espace et de temps sont mal déterminées. La non-localité et la non-temporalité sont les autres noms de cette indétermination. La discrétisation, ou quantification, d'une grandeur peut se comprendre de façon relationnelle comme la faible probabilité, ou le faible étalement spatio-temporel, des valeurs sautées par rapport à l'étendue des valeurs observées. Une meilleure symétrie entre les variables d'espace et celles fondant le temps permet en théorie quantique de mettre ce dernier au même niveau que l'espace (formulation d'un opérateur temps et des relations connexes). Divers caractères des théories classique et quantique sont examinés (relations entre physique quantique et relativité générale ; possible quantification de l'espace et du temps dans un cadre classique). Il ne nous apparaît pas qu'une frontière infranchissable doive séparer ce que l'on dénomme classique et ce que l'on dénomme quantique en physique. Envisager ces théories en associant étroitement leur fonctionnement à la co-construction de l'espace et du temps les met sur le même plan. Le texte offre un cadre préliminaire et qualitatif comme base de futures recherches quantitatives.
Dans l’enseignement supérieur en France, en troisième année de licence de physique, l’enseignement de la mécanique quantique est essentiellement quantitatif et le formalisme est présenté dans le cadre de l’interprétation standard. Par ailleurs, certaines universités proposent également une introduction à la mécanique quantique en deuxième année avec un enseignement davantage conceptuel. Nous proposons dans cet article d’introduire un questionnement épistémologique sur les concepts physiques mis en jeu dans la mécanique quantique, au niveau de la deuxième année, en nous intéressant au délicat problème de la mesure. Nous faisons l’hypothèse que les enseignants pourraient s’emparer de ce questionnement au travers d’un récit de fiction réaliste, le roman Isolation de Greg Egan. Nous employons un cadre théorique, issu des travaux du philosophe David Lewis, en vue de montrer la pertinence de ce roman pour une utilisation dans un cours de mécanique quantique en deuxième année de licence.
Dans l’enseignement supérieur en France, en troisième année de licence de physique, l’enseignement de la mécanique quantique est essentiellement quantitatif et le formalisme est présenté dans le cadre de l’interprétation standard. Par ailleurs, certaines universités proposent également une introduction à la mécanique quantique en deuxième année avec un enseignement davantage conceptuel. Nous proposons dans cet article d’introduire un questionnement épistémologique sur les concepts physiques mis en jeu dans la mécanique quantique, au niveau de la deuxième année, en nous intéressant au délicat problème de la mesure. Nous faisons l’hypothèse que les enseignants pourraient s’emparer de ce questionnement au travers d’un récit de fiction réaliste, le roman Isolation de Greg Egan. Nous employons un cadre théorique, issu des travaux du philosophe David Lewis, en vue de montrer la pertinence de ce roman pour une utilisation dans un cours de mécanique quantique en deuxième année de licence.
Ce contenu est une compilation d'articles de l'encyclopedie libre Wikipedia. Le probleme de la mesure quantique a ete formalise pour la premiere fois par John von Neumann en 1932 dans son livre Les Fondements mathematiques de la mecanique quantique (chapitre VI). Il a ete par la suite, en 1935, popularise par Erwin Schrodinger avec son fameux « paradoxe du chat ». Depuis, ce probleme a fait l'objet de nombreux debats et reste encore au XXIe siecle l'objet de polemiques, meme si des solutions ont ete etablies et sont acceptees par une majorite des physiciens. Le probleme de la mesure consiste en fait en un ensemble de problemes, qui mettent en evidence des difficultes de correlation entre les postulats de la mecanique quantique et le monde macroscopique tel qu'il nous apparait ou tel qu'il est mesure.