Claude Cohen-Tannoudji ou l'histoire et la réalité illuminéesCette recension a été publiée dans la revue Raison Présente de l'Union rationaliste, n o 204, décembre 2017.L'AEIS remercie Michèle Leduc pour son aimable autorisation à reproduire cet article.Au mois de septembre 2017 est paru le troisième tome d'un cours de mécanique quantique célèbre dans le monde entier.Très attendue, cette suite expose les progrès récents de la discipline.Rigueur mathématique et clarté des discussions physiques caractérisent les trois volumes.Ces qualités, omniprésentes dans les cours au Collège de France de Claude Cohen-Tannoudji, aussi bien que dans ses livres, ici écrit avec deux physiciens d'envergure, Bernard Diu et Franck Laloë, nous ont permis de comprendre pourquoi ses explications et conférences répandaient autant de transparente beauté.C'est que l'objet dont cette trinité parle est le même que la manière dont notre prix Nobel en parle : la lumière. ONDES MATIÈRE ET UNIVERS -RELATIVITÉ GÉNÉRALE, PHYSIQUE QUANTIQUE ET APPLICATIONSl'avènement des sources laser ont inspiré de nombreuses avancées en physique atomique lors des dernières décennies.Puisque sonder l'état physique d'un système revient la plupart du temps à le soumettre à un rayonnement dont les variations en dévoilent la nature, le monde de l'infiniment petit se mesure donc bien à l'aune d'une réalité illuminée. II. Composition, intricationVoici plus de deux millénaires, Lucrèce le premier composa d'atomes la réalité ; à sa suite, Leibniz la traita comme un agrégat de monades ; depuis les chimistes allemands, fascinés par l'affinité, depuis le livre de Jean Perrin, depuis Max Planck surtout, qui annonça les Quanta, nous pénétrâmes enfin dans l'intimité des particules.Et de nouveau, Claude Cohen-Tannoudji et ses pairs prennent une place éminente dans cette géniale tradition.Voici.Entre lumière et particules se produisent plusieurs types d'échanges.Des transferts d'énergie, d'impulsion ou de moment cinétique, génèrent des actions radiatives sur les atomes à l'origine notamment du ralentissement et du refroidissement par rayonnement.La manipulation des degrés de liberté externes des atomes, entités infimes mais composites, est rendue possible par la lumière stimulée opérant en réalité sur leurs degrés de liberté internes.L'ensemble de ces échanges, établis dans un respect très strict des lois de conservation, conduisent à des règles de sélection fondamentales en physique atomique.Pour les avancées décisives réalisées dans le domaine de l'interaction matière-rayonnement, Claude Cohen-Tannoudji a reçu le prix Nobel de Physique en 1997, il y a tout juste vingt ans.Ce dernier livre, coécrit à trois, propose, de plus, une présentation des états intriqués et invite à une réflexion sur le contenu physique de la mécanique quantique.Outre des questions d'interprétation délicates, la production de paires de photons jumeaux préfigure une forme idéale de cryptographie ainsi que le procédé de calcul parallèle des ordinateurs quantiques.L'intrication, idée mathématique désormais concrétisée, est-elle une forme spéciale d'interaction ?Comprenons-nous vraiment la Mécanique Quantique ?Dans un ouvrage récent, Franck Laloë, l'un des coauteurs du livre, a tenté brillamment de faire le point sur les interprétations possibles de la physique des Quanta. III. Le miracle des mathématiquesMathématiques : abstraites ou concrètes ?Comment a-t-il pu se faire que les courbes dites coniques inventées par Apollonius de Perge au III e siècle avant J.-C. ait servi
Claude Cohen-Tannoudji ou l'histoire et la réalité illuminéesCette recension a été publiée dans la revue Raison Présente de l'Union rationaliste, n o 204, décembre 2017.L'AEIS remercie Michèle Leduc pour son aimable autorisation à reproduire cet article.Au mois de septembre 2017 est paru le troisième tome d'un cours de mécanique quantique célèbre dans le monde entier.Très attendue, cette suite expose les progrès récents de la discipline.Rigueur mathématique et clarté des discussions physiques caractérisent les trois volumes.Ces qualités, omniprésentes dans les cours au Collège de France de Claude Cohen-Tannoudji, aussi bien que dans ses livres, ici écrit avec deux physiciens d'envergure, Bernard Diu et Franck Laloë, nous ont permis de comprendre pourquoi ses explications et conférences répandaient autant de transparente beauté.C'est que l'objet dont cette trinité parle est le même que la manière dont notre prix Nobel en parle : la lumière. ONDES MATIÈRE ET UNIVERS -RELATIVITÉ GÉNÉRALE, PHYSIQUE QUANTIQUE ET APPLICATIONSl'avènement des sources laser ont inspiré de nombreuses avancées en physique atomique lors des dernières décennies.Puisque sonder l'état physique d'un système revient la plupart du temps à le soumettre à un rayonnement dont les variations en dévoilent la nature, le monde de l'infiniment petit se mesure donc bien à l'aune d'une réalité illuminée. II. Composition, intricationVoici plus de deux millénaires, Lucrèce le premier composa d'atomes la réalité ; à sa suite, Leibniz la traita comme un agrégat de monades ; depuis les chimistes allemands, fascinés par l'affinité, depuis le livre de Jean Perrin, depuis Max Planck surtout, qui annonça les Quanta, nous pénétrâmes enfin dans l'intimité des particules.Et de nouveau, Claude Cohen-Tannoudji et ses pairs prennent une place éminente dans cette géniale tradition.Voici.Entre lumière et particules se produisent plusieurs types d'échanges.Des transferts d'énergie, d'impulsion ou de moment cinétique, génèrent des actions radiatives sur les atomes à l'origine notamment du ralentissement et du refroidissement par rayonnement.La manipulation des degrés de liberté externes des atomes, entités infimes mais composites, est rendue possible par la lumière stimulée opérant en réalité sur leurs degrés de liberté internes.L'ensemble de ces échanges, établis dans un respect très strict des lois de conservation, conduisent à des règles de sélection fondamentales en physique atomique.Pour les avancées décisives réalisées dans le domaine de l'interaction matière-rayonnement, Claude Cohen-Tannoudji a reçu le prix Nobel de Physique en 1997, il y a tout juste vingt ans.Ce dernier livre, coécrit à trois, propose, de plus, une présentation des états intriqués et invite à une réflexion sur le contenu physique de la mécanique quantique.Outre des questions d'interprétation délicates, la production de paires de photons jumeaux préfigure une forme idéale de cryptographie ainsi que le procédé de calcul parallèle des ordinateurs quantiques.L'intrication, idée mathématique désormais concrétisée, est-elle une forme spéciale d'interaction ?Comprenons-nous vraiment la Mécanique Quantique ?Dans un ouvrage récent, Franck Laloë, l'un des coauteurs du livre, a tenté brillamment de faire le point sur les interprétations possibles de la physique des Quanta. III. Le miracle des mathématiquesMathématiques : abstraites ou concrètes ?Comment a-t-il pu se faire que les courbes dites coniques inventées par Apollonius de Perge au III e siècle avant J.-C. ait servi
Claude Cohen-Tannoudji ou l'histoire et la réalité illuminéesCette recension a été publiée dans la revue Raison Présente de l'Union rationaliste, n o 204, décembre 2017.L'AEIS remercie Michèle Leduc pour son aimable autorisation à reproduire cet article.Au mois de septembre 2017 est paru le troisième tome d'un cours de mécanique quantique célèbre dans le monde entier.Très attendue, cette suite expose les progrès récents de la discipline.Rigueur mathématique et clarté des discussions physiques caractérisent les trois volumes.Ces qualités, omniprésentes dans les cours au Collège de France de Claude Cohen-Tannoudji, aussi bien que dans ses livres, ici écrit avec deux physiciens d'envergure, Bernard Diu et Franck Laloë, nous ont permis de comprendre pourquoi ses explications et conférences répandaient autant de transparente beauté.C'est que l'objet dont cette trinité parle est le même que la manière dont notre prix Nobel en parle : la lumière. ONDES MATIÈRE ET UNIVERS -RELATIVITÉ GÉNÉRALE, PHYSIQUE QUANTIQUE ET APPLICATIONSl'avènement des sources laser ont inspiré de nombreuses avancées en physique atomique lors des dernières décennies.Puisque sonder l'état physique d'un système revient la plupart du temps à le soumettre à un rayonnement dont les variations en dévoilent la nature, le monde de l'infiniment petit se mesure donc bien à l'aune d'une réalité illuminée. II. Composition, intricationVoici plus de deux millénaires, Lucrèce le premier composa d'atomes la réalité ; à sa suite, Leibniz la traita comme un agrégat de monades ; depuis les chimistes allemands, fascinés par l'affinité, depuis le livre de Jean Perrin, depuis Max Planck surtout, qui annonça les Quanta, nous pénétrâmes enfin dans l'intimité des particules.Et de nouveau, Claude Cohen-Tannoudji et ses pairs prennent une place éminente dans cette géniale tradition.Voici.Entre lumière et particules se produisent plusieurs types d'échanges.Des transferts d'énergie, d'impulsion ou de moment cinétique, génèrent des actions radiatives sur les atomes à l'origine notamment du ralentissement et du refroidissement par rayonnement.La manipulation des degrés de liberté externes des atomes, entités infimes mais composites, est rendue possible par la lumière stimulée opérant en réalité sur leurs degrés de liberté internes.L'ensemble de ces échanges, établis dans un respect très strict des lois de conservation, conduisent à des règles de sélection fondamentales en physique atomique.Pour les avancées décisives réalisées dans le domaine de l'interaction matière-rayonnement, Claude Cohen-Tannoudji a reçu le prix Nobel de Physique en 1997, il y a tout juste vingt ans.Ce dernier livre, coécrit à trois, propose, de plus, une présentation des états intriqués et invite à une réflexion sur le contenu physique de la mécanique quantique.Outre des questions d'interprétation délicates, la production de paires de photons jumeaux préfigure une forme idéale de cryptographie ainsi que le procédé de calcul parallèle des ordinateurs quantiques.L'intrication, idée mathématique désormais concrétisée, est-elle une forme spéciale d'interaction ?Comprenons-nous vraiment la Mécanique Quantique ?Dans un ouvrage récent, Franck Laloë, l'un des coauteurs du livre, a tenté brillamment de faire le point sur les interprétations possibles de la physique des Quanta. III. Le miracle des mathématiquesMathématiques : abstraites ou concrètes ?Comment a-t-il pu se faire que les courbes dites coniques inventées par Apollonius de Perge au III e siècle avant J.-C. ait servi
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu'elles s'appliquent à l'Univers entier, aux objets à notre échelle, ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de nombreux dispositifs tels que laser, transistor, capteurs pour la photo et la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question "comprenons-nous vraiment la mécanique quantique?". C'est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s'aperçoit parfois que le merveilleux outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n'avaient pas soupçonnés. L'objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l'impact des idées de Bell et de son théorème, et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L'ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l'accent étant mis sur les idées et concepts généraux. Le spécialiste pourra cependant se reporter à une bibliographie très fournie. L'auteur appartient au Laboratoire Kastler Brossel, l'un des laboratoires de physique quantique les plus prestigieux du monde entier, comme l'a montré l'attribution de deux prix Nobel. Avec C. Cohen-Tannoudji et B. Diu, il est également co-auteur d'un ouvrage de mécanique quantique qui est devenu un classique dans les universités françaises et étrangères.
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.
La mécanique quantique est désormais une discipline scientifique de base, enseignée dans toutes les universités.Elle permet de rendre compte du comportement du monde microscopique avec une précision impressionnante, et en particulier du fonctionnement de tous les objets techniques (ordinateurs, téléphones mobiles, disques laser, etc.) que nous utilisons dans notre vie courante.Une pratique quotidienne de cette discipline permet au physicien d'acquérir une certaine maîtrise dans le maniement du formalisme quantique, une certaine intuition des erreurs qu'il ne faut pas commettre, de la démarche qu'il faut suivre pour parvenir au résultat correct.Cependant, lequel d'entre nous n'a pas ressenti, au moins une fois dans son parcours scientifique, un certain trouble concernant les fondements de la théorie quantique, l'impression qu'une formulation convaincante et satisfaisante de cette théorie restait encore à élaborer.Un grand nombre d'ouvrages d'enseignement de la mécanique quantique sont désormais disponibles, qui présentent en détail le formalisme quantique traditionnel et la manière dont il permet de rendre compte des propriétés des atomes et molécules, des corps solides et liquides, des interactions matière-rayonnement, et plus généralement du monde physique qui nous entoure.D'autres livres retracent l'histoire de l'élaboration de cette discipline, et décrivent les diverses étapes qui ont conduit à sa formulation moderne.Rares sont cependant ceux qui présentent, d'une part une revue des difficultés conceptuelles de la théorie, et d'autre part un panorama complet de toutes les tentatives de reformulation de la mécanique quantique ayant pour but de résoudre, au moins partiellement, ces difficultés.L'ouvrage présent de Franck Laloë répond à ces deux objectifs.Il introduit et discute en détail un certain nombre de résultats et de notions, comme le théorème d'Einstein-Podolsky-Rosen, le théorème de Bell, l'intrication quantique, qui illustrent clairement le caractère étrange du comportement quantique.Au cours des dernières décennies, des progrès expérimentaux importants ont été réalisés.Par exemple, il est devenu possible de suivre l'évolution en temps réel d'un atome unique.De nombreuses expériences, considérées comme des "expériences de pensée" par les pères fondateurs de
Avant-propos de la Nouvelle EditionCe livre a été écrit alors que la théorie quantique, fondée trente ans plus tôt au terme d'une longue et difficile gestation, était parvenue à une certaine maturité et avait déjà fait la preuve de son exceptionnelle réussite à déchiffrer le monde de la physique microscopique.Depuis, des progrès considérables ont été accomplis dans toutes les branches de la physique, sans qu'à aucun moment ladite théorie, sur laquelle repose tout l'édifice, ne soit remise en question.Ce livre a donc toujours sa place comme ouvrage de base dans l'édifice pédagogique de la physique moderne.Il s'agit en effet d'un traité d'initiation à la théorie quantique.Il prend les choses au tout début -avec l'apparition des premiers effets quantiques -et les pousse aussi loin et aussi complètement que possible dans les limites de l'approximation non relativiste.La mécanique quantique relativiste n'y est que succinctement abordée dans la cinquième et dernière partie.Cela dit, la réédition d'un tel texte une bonne trentaine d'années après sa première parution, alors que le panorama général de la physique a si profondément changé, doit nécessairement s'accompagner d'une certaine mise à jour qui en préserve le caractère d'actualité.En fait, il y aurait bien quelques remaniements à envisager, quelques anachronismes à corriger.Mais cela se réduit à si peu de chose qu'il m'a semblé plus clair et plus simple de reproduire à l'identique le texte original, et d'indiquer en avant-propos, en les commentant, les quelques modifications et compléments qu'il convenait de lui apporter.Cette nouvelle édition de mon traité de Mécanique quantique est donc la reproduction du texte original, ou plus exactement de sa dernière mouture.Paru en 1959, le traité a été réimprimé à plusieurs reprises dans les quelques années qui ont suivi, et c'était chaque fois l'occasion d'apporter au texte corrections et amendements.J'ai ainsi pu éliminer la plupart des erreurs matérielles, coquilles ou autres, et j'ai également repris certains passages, notamment dans le Tome II.On en est ainsi arrivé à une version que je considère comme définitive.A part quelques corrections de détail, ainsi qu'une mise à jour des références bibliographiques, c'est cette dernière version qui est reproduite ici.Ceci étant, les quelques modifications à faire se situent aux frontières du livre et n'affectent pas l'ensemble de l'exposé, car elles ne se rapportent pas au contenu du livre proprement dit, mais à ses prolongements en amont et en aval.En amont, à propos du débat épistémologique autour de l'interprétation statistique et de l'opération de