La mécanique quantique

La mécanique quantique

Définition: La mécanique quantique (ou physique quantique) est la partie de la physique où apparaît la constante de Planck.

Elle serait une rupture avec la physique classique avec la notion d'onde ou particule.  Il n'en est rien comme le montre l'organigramme ci-dessous qui présente le lien logique entre les différentes équations à la base de la mécanique quantique. En fait c'est plutôt onde et particule, ou, plus précisément une particule accompagnée d'une onde de la même façon qu'un bateau est accompagné d'une vague.

La mécanique quantique est issue de la théorie des quanta, concrétisée par les formules de Planck et d'Einstein E=hν=mc², où énergie totale E, fréquence et masse sont proportionnelles. Il ne faut pas confondre l'énergie totale relativiste E=mc² avec l'énergie mécanique newtonienne, somme de l'énergie cinétique T et de l'énergie potentielle V. Il est vrai que la relation entre l'énergies potentielle classique (définie à une constante additive près) et relativiste ne semble pas avoir été éclaircie, ce qui entraîne des erreurs comme celle de Schrödinger, rarement signalée.
La proportionnalité de l'énergie à la fréquence a conduit à la formule de Planck expliquant le rayonnement du corps noir. De Broglie a appliqué la relativité aux quanta pour trouver l'onde qui porte son nom. Schrödinger en a déduit l'équation stationnaire qui porte son nom et la structure de l'atome d'hydrogène (ne pas confondre avec l'équation de Schrödinger dite d'évolution "qui ne se démontre pas" d'après Cohen-Tannoudji). En ajoutant le quatrième nombre quantique, le spin, Bohr, Pauli et d'autres ont pu construire le tableau de Mendeleiev sur une base théorique et non plus empirique.

L'origine relativiste de l'onde de matière, trouvée par de Broglie a été oubliée dans les manuels qui ne connaissent que la formule donnant la longueur d'onde de de Broglie. L'extrait de mon livre ci-après montre comment de Broglie l'a trouvée à partir de la relativité et de son hypothèse de conservation de la phase.

Les deux équations de Schrödinger

La confusion entre les équations de Schrödinger stationnaire et d'évolution est soigneusement entretenue. L'équation stationnaire (ci-dessus), se démontre à partir de l'onde de de Broglie. L'autre, appelée d'évolution, "ne se démontre pas" (Cohen-Tannoudji); et pour cause, puisqu'elle est fausse. Les deux équations ont bien été obtenues par Schrödinger Ann. Phys p 495 et 497 mais il a écrit hν=T+V (9) au lieu d'utiliser hν=mc² pour obtenir l'équation d'évolution, non reproduite ici, d'utilité douteuse, reconnaissable à la présence d'une dérivée première imaginaire:

Dans l'équation (11), Schrödinger remplace E, energie totale newtonienne par  hν, ce qui est faux puisque hν=mc², énergie totale relativiste. L'énergie relativiste est, aux vitesses faibles devant celle de la lumière,  mc² + 1/2mv² et non la somme V + 1/2mv² des énergies potentielle newtonienne V  et cinétique T, d'un ordre de grandeur complètement différent. Cette confusion entre l'énergie classique et l'énergie relativiste a été dénoncée par de Broglie. C'est sans doute pourquoi Sommerfeld, cité par J.M. Lehn, a dit que "la mécanique quantique n'est pas compliquée, elle est incompréhensible". De même Feynman "I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics." En fait la physique quantique doit être remise à plat en supprimant tout ce qui est faux, imaginaire ou irrationnel. Les adeptes de la mécanique quantique de révélation divine prétendent qu'ils ont voulu dire autre chose, sans préciser quoi. Il va sans dire que l'équation de Schrödinger apparaissant dans le diagramme est l'équation originale, parfaitement correcte: c'est l'équation de d'Alembert appliquée à l'onde de matière de Louis de Broglie.

Je pense que ce sont les Einstein, de Broglie, Sommerfeld et quelques autres qui ont raison de continuer à croire au rationalisme et non les tenants de théories sans réelles bases expérimentales et théoriques avec des équations où apparassent des dérivées partielles imaginaires (au sens mathématique comme au figuré).

Tous les détails dans mon livre "Relativités et quanta clarifiés", publié chez Publibook consultable sur Google livres, Amazon, dans toutes les bonnes librairies scientifiques ainsi que dans plusieurs dizaines de bibliothèques universitaires.

On trouvera ailleurs une explication compréhensible du spin, du principe d'exclusion de Pauli. et des règles de Hund et de Madelung.