Mécanique quantique et mécanique classique : les deux piliers de la physique moderne

La physique est la science qui cherche à comprendre les lois qui régissent le monde dans lequel nous vivons. Parmi celles-ci, la mécanique classique et la mécanique quantique sont deux théories importantes qui décrivent des mondes différents.

1. Différence des concepts de base

La mécanique classique est basée sur les lois du mouvement de Newton et explique la plupart des mouvements que nous expérimentons dans la vie quotidienne.

Par exemple, le mouvement d'une bicyclette montant ou descendant une colline peut être expliqué par la mécanique classique.

En revanche, la mécanique quantique décrit le monde microscopique. Elle vise à comprendre le comportement de particules minuscules telles que les atomes et les électrons. Elle permet d'expliquer des phénomènes impossibles à expliquer par la mécanique classique.

Par exemple, la mécanique quantique peut expliquer comment les électrons se déplacent à l'intérieur d'un atome.

2. Dualité onde-particule

En mécanique classique, on considère que les objets n'ont que des propriétés de particules. Cependant, en mécanique quantique, on considère que la matière possède à la fois des propriétés de particules et d'ondes. On appelle cela la dualité onde-particule.

Par exemple, la lumière est considérée comme une particule en mécanique classique, mais en mécanique quantique, elle peut se comporter comme une onde. Les motifs créés lorsque la lumière traverse deux petites fentes sont un exemple du comportement ondulatoire de la lumière.

La mécanique classique ne peut pas expliquer ces motifs.

3. Principe d'incertitude

Le principe d'incertitude est l'un des concepts importants de la mécanique quantique. Ce principe signifie qu'il est impossible de connaître simultanément et avec précision la position et la vitesse d'une particule. En mécanique classique, nous pouvons connaître précisément la position et la vitesse d'une balle, mais en mécanique quantique, nous ne pouvons pas connaître simultanément et précisément la position et la vitesse d'un électron.

Par exemple, si nous mesurons la position d'un électron, nous ne pouvons pas connaître sa vitesse à ce moment-là.

Ceci est une caractéristique de la mécanique quantique qui diffère de la mécanique classique.

4. Intrication quantique

L'intrication quantique est un phénomène où deux particules ou plus partagent un état, même si elles sont très éloignées l'une de l'autre. Cela signifie que si l'état d'une particule change, l'état de l'autre particule change instantanément. C'est un phénomène inexplicable par la mécanique classique.

Par exemple, si l'on mesure l'état d'une paire d'électrons intriqués, l'état de l'autre électron est instantanément déterminé.

5. Effet tunnel quantique

L'effet tunnel quantique est un phénomène où une particule traverse une barrière, même si elle n'a pas assez d'énergie pour le faire. En mécanique classique, cela est impossible, mais en mécanique quantique, on considère qu'il y a une probabilité que la particule traverse la barrière.

Par exemple, le phénomène où un électron peut franchir une barrière d'énergie pour se déplacer dans un métal est l'effet tunnel quantique. Ceci est un phénomène inexplicable par la mécanique classique.

Conclusion

J'espère que vous comprenez maintenant un peu mieux les différences entre la mécanique classique et la mécanique quantique. Ces deux théories de la physique jouent chacune un rôle important et nous aident à comprendre divers phénomènes naturels.