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echecs de la physique classique, et impr` particulariser, disons la confirmation de la relativit´ eriences sur des objets individuels en m´ etation et les conceptions qu’elles inspirent sur la physis eme stade. Constatons avant tout que, alors que la relativit´ est certes « contre-intuitive »mais ne soul` echanges entre Einstein et Bohr) et encore significativement aujourd’hui ematique, les deux se recouvrant certainement plus dans l’activit´ electroniques, la quantification de la lumi` ecanique quantique de Von Neumann, le lien de la eorie avec des « objets quantiques », comme les atomes des chimistes etaient des « objets classiques », a ´ de nouveaux raisonnements qui sont plus proches d’un esprit « quantique ».
Ils ne sont pas destin´ ees scientifiques. A plusieurs niveaux : au grand public, ` vulgarisation, aux curieux des nouvelles technologies, aux ´ erons un objet comme le photon. Einstein a expliqu´ energie, que Lewis appellera plus tard des photons. Ils sont devenus as- ole important dans les images disponibles (et em- ees) pour parler (dans une certaine part ` ecialiste) et expliquer de l’optique en ecanique quantique. Mais il est souvent utilis´ etiques, qui peut rebondir sur une surface (pression de radiation). Ce n’est pas une vision qui justifie de la m´ L’exemple illustre que beaucoup de rouages de la physique classique ontencore pied pour comprendre ce qui se passe. L’originalit´ eriterait une longue discussion, encore ouverte pour arriver ` teurs d’un espace de Hilbert, et les « observables »selon le terme de lalitt´ eaires hermitiens. Une question de curiosit´ ematiques pour l’aborder, est de savoir es partielles de la quantification canonique2). La structure lin´ sez naturelle : si l’on raisonne en terme d’´ des grandeurs physiques (des observables) : ils correspondent ` 1La compr´ehension d’un aspect plus technique nourrit la curiosit´e `a part enti`ere2Il y a ici plusieurs niveaux de compr´ehension. Chacun peut-ˆetre int´eressant, surtout emarche d’apprentissage, puis de communication et de diffusion des savoirs.
a mieux le travail de Heisenberg, et surtout de Von Neumann. Je le dcouvre ecanique analytique est trop peu enseign´ etique. Notons X la grandeur position, et |x x de la grandeur X. Nous ne sommes plus dans l’espace usuel (celui desvecteurs positions, des vitesses, moment cin´ positions comme des vecteurs, . . . Les positions physiques toutefois ne sontpas toujours d´ ecision parfaite. Cela ne tient pas forc´ ecanique quantique, on peut comprendre que la position d’un atome ecrit peuvent avoir une petite extension, aussi on peut imaginer qu’un seul |x ne suffise pas pour parler de la particule. Ainsi, il n’est pas plus difficile ded´ efinir un espace vectoriel E de base (|x ) pour les consid´ l’on souhaite faire des paquets de |x pour exprimer qu’il existe une exten-sion finie, on peut aussi souhaiter avoir droit ` ce que l’on peut noter x |x = 0, mais lorsqu’un ´ en position, il recouvre plusieurs |x : s’il y a contribution de |x , x|φ estnon nul. Cela sugg` produit scalaire . . . Je ne parlerai pas de l’introduction et de l’utilisation desprobabilit´ Remarquons que cette description en termes d’´ de la dynamique) donne tout de suite acc` un terme A (par exemple, un moment magn´ esultat statistique), mais on pourra trouver lors des mesures energies entre W − A et W + A. Il existe en fait une autre base d’´ eaire de |1 et |2 , et qui est propre pour etat |I il y restera tout au long de son ´ energie constante. Cette image d’oscillations entre les ´ etat initialement |1 , et de changement de base, pour ´ etats stationnaires (purement quantique) est simple ementaires, les kaons neutres : K0 et son antiparticule. L’exp´ montre que si l’on fait traverser une feuille m´ les antikaons interagissent rapidement avec la mati` a la sortie du milieu on retrouve K0 et K0. Murray efinie (le klong et le kcourt). Lorsqu’il reste K0 seul, dans le vide, nous retrouvons des oscillations entre K0 et K0. Le mot particules es ont une existence propre, qu’elles consti- tuent des « briques » stables de la r´ taine permanence. Que l’on puisse raisonnablement imaginer une exp´ erimentaux. Quoique possible, ce n’est pas satisfaisant, tale ou une forte contrainte de la tradition, de notre entendement comme lar´ a la notion d’espace et de mouvement analytique (rendu naturel par plus si simplement tangibles. C’est une concession ` e de nombreuses oppositions, e l’existence des ace aux travaux des chimistes, qui ont d´ eriodique de Mendele¨ıev qui couronnait la compr´ ere) dans le cadre de l’atomisme. Depuis, et mˆ eaires dans un premier temps avec les exp´ de Rutherford sur la diffusion de particules alpha sur les atomes lourds),l’atome, initialement une affaire d’id´ es qui peut combler les empiristes et les r´ e qui se trouve dans la nature ». L’atomisme a ´ ese superflue ou trop abstraite3 Mais il offrait une hy- e ; les atomes sont des boules sur un abaque, sique sous-jacente est relativement ensembliste. Mˆ ere est prise comme un assemblage d’atomes (et la chimie a pu d´ la chimie quantique offre des possibilit´ es de calcul ab initio incomparables).
Un type d’explication physique pour l’atomisme (mais pas exclusivementpuisqu’elle existe dans la m´ stable, objet de la connaissance. Si l’on veut parler de r´ eaire, les oscillations. Ce n’est pas gˆ ementaire »des particules, qui laisserait sup- poser une conception fondamentale dans la lign´ esentations classiques, qui ouvrent sur les th´ bistables. L’existence d’un couplage A non nul se traduit par l’apparitionde deux modes propres, l’un d’´ fonctions d’onde sur l’espace, dont l’amplitude au carr´ 3Peut-ˆetre un peu, si j’ose dire, comme les cordes peuvent sembler ridicules lorsque l’on parle (ce qui est une question qui a un peu perdu de son sens) de la nature ultime dumonde.
4Et non ses propri´et´es. C’est un exemple de gouffre explicatif.
etat : proche de l’atome |1 par exemple) va abais- ees 30 que les interactions (dites fortes) entre nucl´ a-dire neutrons et protons) dans le noyau atomique ´ par des particules, en l’occurrence le m´ tique. Il s’agit maintenant de comprendre comment les quarks interagissent.
En fait, les quarks n’ont pas ´ es, par paires ou par triplets5. Ce sont des sous la forme suivante : un quark existe sous trois « couleurs »possibles, quitraduisent des propri´ SU3 (SO3 est le groupe de rotation dans l’espace r´eel ` est l’analogue dans l’espace complexe ` Lie de dimension 8 (si l’on envisage des transformations proches de l’iden-tit´ erentie, on trouve un espace tangent qui est de ecis dans mon esprit encore) au changement de couleur d’un quark, quark vert devient un quark rouge si on l’habille d’un gluon (i.e qu’on luiapplique la transformation) antivert-rouge. L’´ esion des quarks. En conclusion, la physique des particules a fond´ teraction sur l’identification de sym´ transformation sur les particules interagissant), et une compr´ 5Je d´epasserai rapidement ma compr´ehension actuelle en discutant ce que sont les quarks en physique des particules et pourquoi ils sont reconnus comme particules´ ementaires, alors qu’ils n’ont jamais ´ eoriques, sans pouvoir m’appuyer sur une base scientifique au-del` a une grandeur : la charge pour le photon qui est de l’espace tangent : des combinaisons lin´ es. La recherche d’une unification des inter- ementaire pour la physique moderne, et du rˆ e. Avec les quarks, il me semble qu’il y a une enes est tout autre : les particules vecteurs de l’interaction couplent la dynamique avec la nature des objets. C’est ence sens qu’il n’y a pas d’entit´ erateur »(n’agissant que sur une propri´ de Fourier. Une onde sur une corde vibrante se d´ a-dire que le profil est une superposition d’ondes eriode et de vitesse de propagation diverses), la dyna- ependante de celle des autres. Fourier en 1815 mais, comme pour la perturbation de deux niveaux de mˆ confrontation : d’une exigence de description fondamentale qu’on lui attri-bue naturellement, et une analogie de non-stabilit´ ees. La question peut sembler connexe au probl` ecanique quantique, et il est vrai qu’il n’est ecifiquement quantique de constater que la vaste gamme d’´ englobant le macroscopique, le microscopique mais aussi l’atomique et lesubatomique puisse faire apparaˆıtre des ph´ erentes. Toutefois, il n’est pas inutile, dans eration de la physique (pas uniquement quantique) ouverte par les ecle de l’infiniment petit et des interactions de souligner ce ehension. D’autre part, avec les oscilla- tions de Rabi, il n’est pas question de changer d’´ eaire. Il faut entendre ainsi l’affirmation que la m´ e sur le rayonnement synchrotron7. Ce sont eventuellement contre-intuitif ou surprenant, mais l’attitude ` ou la superposition n’aurait pas eu de signification, pas de point d’attacheaux connaissances et aux intentions, et o` dire qu’elle n’existait pas, et son statut d’´ de processus physique. Ces termes sont commodes et font pas appel ` ealiste, ils soulignent seulement que nous pou- vons maintenant raconter une histoire (et c’est une des meilleures fa¸ ene, est le nud de l’intrigue, que le sujet soit original ou non. D´ la technique, la transmission des acquis scientifiques se rapproche du conte.
Il est plus difficile de croire au monde f´ eral, communicable au plus jeune soi, aux futurs ee d’un retour vers l’enseignement.
a en physique classique, et relativement peu commu- ee dans la vulgarisation. Pour prendre un exemple m´ ecules que les images classiques permettent bien d’imaginer, l’ammoniac NH3 etat N au dessus, ou en dessous des H.
7Une particule ultrarelativiste ´emet du rayonnement principalement dans la direction de son mouvement. Le rayonnement synchrotron correspond quantique ont construit leurs fables, et comment nous pouvons relire leursclassiques.
e restreinte concernent le temps et l’espace : ils sont proches de l’intuition, et ais´ coup au travail d’Einstein, qui est parti (du moins dans son expression) desituations physiques simples pour construire une autre compr´ temps et de l’espace. Concepts qui existaient d´ erentiel, d’horloge. Les anecdotes retenues sont des images assez humaines : que se passerait-il si je chevauchai un rayonde lumi` ere ? comment des passagers dans des trains re¸ enes de contraction des longueurs, de dilatation du eme dans une optique de vulgarisation : l’introduction des pos- e : invariance de la physique dans les r´ tiels, invariance de la vitesse de la lumi` eme s’il apparaˆıt rapidement que l’espace-temps est un eable. On peut comprendre avec un diagramme d’Uni- elangent, qu’une partie du temps d’un voyageur constitue un peu de notre espace, . . .mais les rotations dans l’espace-temps ne sont gu` e physique. En effet, les longueurs, et la mesure du temps, es), mais ne sont pas les objets de la relativit´ ematiques sur les observations en terme de longueur erience, alors que le processus physique rel` d’un invariant. Par ailleurs, le temps est souvent en physique plutˆ es, et si nous racontons qu’il se contracte, 8C’est une pr´esentation courante, je ne sais pas si elle est due `a Einstein etat instable. Il ne lui arrive rien, c’est cadre de la physique. Elle n’admet pas de paradoxe qui n’aient une r´ claire et parfaitement comprise. Au contraire de la physique quantique, larelativit´ es son initiation. Elle s’est substitu´ ecanique newtonienne, dans une version cin´ emes physique concrets, comme la stabilit´ eer une partie des objets qu’elle essayait de d´ le spin, et se posant la question de la r´ etation. Il s’agit de savoir ce que nous es sur ce que font des objets quantiques. Il restait ` ce qu’il existait pour supporter ce que nous observions, puisque les imagesclassiques ne convenaient plus. D´ acquis avec Maxwell une nature, en terme d’onde ´ erences, la diffraction, le rayonnement, ´ contexte, retrouver une conception corpusculaire ´ a un niveau plus fondamental. Einstein l’avait d´ ere, mais plus surprenant de Broglie propose d’associer une onde cessus qui ne pouvaient pas se comprendre dans l’espace naturel, hors del’espace abstrait. C’est le cas des intrications : la notion de particule n’avaitaucune ambigu¨ıt´ ecrire deux particules A et B place dans un etats produit tensoriel E2 = E1 ⊗ E1 des espaces d’´etats indivi- a l’esprit que les observables physiques sont repr´ erateurs, E2 leur offre les ´etats des deux particules en parall`ele sur lesquels elles peuvent agir. Imaginons deux ´ 9La situation physique est plus complexe car les deux particules sont indiscernables, mais il s’agit seulement de donner une pr´ evolue dans son espace E1(A), ou E1(B). Lorsqu’ils vont interagir, l’op´erateurd’´ evolution ne laisse pas stable chacun de ces espaces, la position de B va ecrit plus comme un produit tensoriel, la d´ pertinente. Pour comprendre la dynamique il faut envisager la propagationde paquets d’onde dans l’espace total E2, ` mensions. Le comportement des « deux particules »est en fait irr´ evolution de deux particules dans l’espace usuel. Comment prendre ` ecanique quantique, peut-on comprendre des ph´ es dans l’espace abstrait ? Cela ne signifie pas etaphores en propre. Comprendre est une exigence peut-ˆ port aux fondations) perspectives peuvent ´ ehension interne et le lien avec l’intuition, avec une esentation moins axiomatique. Ce n’est pas exactement une th´ sique, mais un point de vue, une conception des ph´ ere de les aborder, qui justifie le lexique de la m´ ebut. On peut comprendre qu’un physicien n’ayant pas particip´ de la dessiner. Outre ses talents (et son int´ par une question comme « comment font les physiciens pour . . . ». La sim-plicit´ une approche personnelle en fait un beau moment de lecture. L’espace des eservoir, la notion centrale est celle d’amplitude de probabi- cules . . .), il existe une certaine amplitude complexe b|a . Nous pouvonssuivre le syst` eme et nous demander quelle est l’amplitude de |a ` ediaires |a1 , |a2 : c’est simplement le produit des amplitudes. Par exemple, nous suivons un photon dans une exp´ complexe, pour trouver l’amplitude finale. Par exemple, nous suivons unphoton dans une exp´ erience de trous d’Young |1 et |2 : il y a plusieurs sommer leurs amplitudes : s|1 1|d + s|1 1|d . Cette m´ eressante, elle s’applique lorsque l’on cherche ` de diffusion, de propagation, et conduit aux int´ toires de Feynman. Connaissant bien la m´ etats) reliant |a et |b une amplitude e i¯h , egrale du lagrangien sur le chemin), et il faut faire la somme sur tous les chemins pour trouver l’amplitude de |a ` ete par exemple le principe de moindre action, et lui donne une signi- a la limite semi-classique : la somme est constitu´ eches dont la direction varie rapidement d’un chemin ` lorsque les actions mises en jeu sont grandes devant ¯ enes de la physique classique). En les ajoutant l’amplitude stagne, sauf lorsque l’action est stationnaire. Autour d’un tel chemin, les amplitudessont voisines, presque en phase, elles vont s’ajouter constructivement et celadonnera une contribution majeure ` a l’amplitude totale. Finalement, seuls les ecartant peu de la trajectoire classique qui satisfait un principe va- riationnel seront significatifs. Pour un nombre macroscopique de photons parexemple, on retrouve le rayon lumineux : tout se passe comme si la lumi` cait pour minimiser son action10. Feynman ajoute que les photons ne choisissent pas ce chemin, mais il apparaˆıt par addition constructive : pourlui, les photons explorent toutes les ´ ecanique quantique », mais les histoires de Feynman ouvrent un horizon original pour l’imagination. C’est une mani` de la physique fondamentale et a inspir´ etation manyworlds d’Everett dans les ann´ par exemple). Il me semble possible de d´ tielle de particule, supposant des propri´ e. Prenons les photons : en optique quan- bain d’oscillateurs harmoniques, et les photons sont les excitations de ces 10Ce qui n’a pas attendu le XXe si`ecle pour ˆetre remarqu´e, mais cela n’a pas ´et´e si ee. L’image de Feynman, dans une conf´ epasse de plus le principe de moindre action.
oscillateurs, comme les phonons sont les excitations des modes de vibrationdans un solide. Les effets quantiques ne manifestent particuli` eriences individuelles : on peut parler d’´ voir, pour lui donner un certificat d’existence exp´ etre faites qu’une seule fois, lorsque l’on sait a) un photon, il n’est plus possible de erents. Pourtant, il a une amplitude non nulle pour ˆ position : on ne peut pas poser les deux questions ` ere, en l’occurrence nos appareils de mesure, une apparition tra- duisant la notion de quantification des ´ ees, calculer des corrections radiatives aux niveaux d’´ erience. Il n’y a pas de retour complet ` e tangible, mais des processus que l’on a compris et qu’il faut d´ avec des conventions, pour donner un sens courant ` tique reformuler la question, manifestement inventer son objet et une partiede sa r´ eponse pour communiquer aux autres disciplines.
Ce n’est pas une pratique courante de la science normale, selon le terme a plus que le paradigme afin de s’expli- edit la courbure des rayons lumineux au voisinage d’une masse et l’effet de mirage gravitationnel que les observations d’Edding-ton confirmeront en 1919, il peut choquer des physiciens qui ne sont pas ac-quis ` eme s’ils sont en mesure d’identifier le contenu eviation des photons par la forme locale de l’espace temps au mouvement ce qu’ils doivent constater, mais d’autres arguments peuvent convaincre ouint´ eresser les simples curieux. En revanche, expliquer ce qu’est le spin, ` ecialistes, si ce n’est montrer ce que l’hypoth` a admettre. Il se trouve donc que si l’on effectue une ro- ecession), et l’effet peut se mettre en ´ d’un faisceau ayant subi une rotation de 2Pi ` etisme, n’est pas vraiment une rotation habituelle pour un objet eoriquement explicative de cette notion, elle est difficile ` aurait pas de questions. Et si un esprit ayant l’audace curieuse et na¨ıve de-mandait innocemment pourquoi, je pourrais l’inviter dans l’espace abstraitet lui montrer que la particule a une orientation, lui d´ sur une surface non orientable comme le ruban de Mbius, qui existe dansla nature. Peut-ˆ etre comprendra-t-il, verra-t-il quelque chose de nouveau.
e sa question. Il faut imaginer s’adresser ` fant qui demande incessamment pourquoi, parfois automatiquement, sansmˆ eponse, ou sans pouvoir la comprendre, pour v´ eories physiques qui ne sont pas exclusi- d’autres disciplines sont aussi concern´ erieux, pas seulement pour les scientifiques, ´ les futurs acteurs de la recherche, mais dans un contexte plus g´ etre central dans les intentions ou motivations scientifiques et e intellectuelle, qu’il puisse ne pas organiser principalement les pratiques, parce qu’elle ne se situe pas ` a ce niveau, ou qu’une part d’origina- municable. Il tient lieu de garde-fou d’un espace d’id´ que de fil directeur, et permet en partie de juger de mani` evolution des conceptions et leur diffusion. Quelle attitude alors ere satisfaisante par un entendement curieux et ebre de Feynman : « personne ne comprend la eres questions na¨ıves, pas encore entˆ la constitution culturelle d’un monde ext´ la direction de l’infiniment petit ou des grandes ´ bouillonnante, avec un retournement du progr` tifiques comme support et source d’imagination. La science du XXe si` e une autre dimension, qui n’est pas limit´ efinir - comme les particules - puis leur rendre une existence qui n’avait pas sa place dans le monde ant´ et pas seulement la question « que nous dit la science contemporaine - ensomme - sur la r´ e ? », nous pouvons toujours nous interroger sur les veaux concepts ”, mais aussi une repr´ etique. En partie des perceptions des commu- ecialistes successives, beaucoup de l’exp´ eve, curieux de la physique et de son objet, donc qui acc` gine aux questions concernant nature et son essence grˆ se situant dans un espace culturel plus vaste, et observe la modification deses points de vues tout en fr´ ecanique quantique, au sens d’un changement de formalisme qui va a la physique, reconnaissons l’apport de la physique question de la nature des choses. Au-del` eories physiques, en relation avec le conceptuel et le tique et de la physique moderne concentre une innovation. La relativit´ etrisation du monde-cadre physique et des eroulant, n’efface pas de signification : la vision du monde est

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September 12, 2006 USAC Meeting Summary Submitted by Terri Weaver, 2006-2007 USAC Chair Thanks to all who have submitted suggestions/questions/concerns to the University Staff Advisory Committee. Please join us in our discussions by continuing to post messages through the staff advisory council website: (http://oncampus.richmond.edu/staff/usac/request.html) Members in Attendance: Eri

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