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Système physique

Le monde dans lequel nous sommes immergés constitue un tout. Cependant, au cours de l'enfance, nous apprenons à nous en séparer (émergence des ``$ moi$ ''), et à le décomposer en choses distinctes, en même temps que nous apprenons les mots qui les désignent. Systématisée en une méthode d'analyse, et poussée à ses limites, cette décomposition a abouti, autrefois déjà, aux atomes de Démocrite, et aujourd'hui aux particules appelées élémentaires.

Il est alors postulé que chacune de ces choses jouit d'une existence indépendante des autres choses qui l'entourent et même du physicien qui l'observe et que par conséquent elle peut être dotée de propriétés qui lui sont intrinsèques (masse, spin, charges... etc) même quand elles sont cinétiques (positions, vitesses... etc) puisque celles-ci sont mesurées par rapport à des repères considérés comme abstraits et dont par suite on feint d'ignorer la nécessaire matérialité.

C'est cette relative indépendance des constituants, corrigée par le concept d'interaction à deux corps, qui facilite l'étude d'un ensemble d'objets, et ceci d'autant plus, que les constituants ultimes (les particules ?) peuvent être supposés élémentaires, c'est à dire sans structure, et donc simples et caractérisés seulement par des labels déjà cités (masse, charges : électriques... leptoniques, spin, saveurs, couleurs... etc) qui constituent toutefois autant de résidus paramétrés de nos ignorances. Cependant, cette méthode d'analyse devient réductrice et discutable quand elle devient systématique et exclusive, c'est-à-dire quand elle prétend que les propriétés d'un ensemble se réduisent à celles de ses constituants.

En effet, il faut remarquer que les propriétés attribuées intrinsèquement à un objet (une particule par exemple) caractérisent en fait la nature et la force de ses interactions avec son environnement sans lesquelles cet objet serait sans manifestation et donc inobservable et pour nous inexistant. L'objet ne nous apparait plus aujourd'hui, à la façon classique, comme une substance, dotée d'attributs, mais plutôt comme un n\oeud d'interactions. Aucun objet, aucun ensemble d'objets n'est réellement indépendant de ce qui l'entoure. En ce sens, et la nouvelle mécanique quantique le confirmera, la réalité est inséparable.

En particulier, il y a lieu de remarquer que dans le cas d'une mesure effectuée sur le système $ S$ étudié, celui-ci est nécessairement mis en interaction avec un appareillage extérieur $ \Sigma$ . L'isolement de $ S$ est donc alors violé, et son interaction avec $ \Sigma$ n'est nullement négligeable puisque c'est elle qui précisément fourni les résultats de mesure.

Toutefois, il faut reconnaître que cette méthode d'analyse fondée sur l'indépendance des objets a révélé, et notamment depuis trois siècles, sa prodigieuse efficacité, et ne risque pas d'être abandonnée. C'est donc encore cette méthode qui est utilisée par la mécanique quantique, mais il peut être utile d'en souligner les présupposés discutables, afin que ceux-ci n'empêchent pas ensuite d'accepter certaines conséquences de la mécanique quantique, qui, bien que surprenantes, paraissent aujourd'hui justifiées par l'expérience.

Nous supposerons donc, à titre d'approximation, qu'il est valable de considérer des objets ou des ensemble d'objets, notamment miscroscopiques : particules élémentaires, noyaux, atomes, molécules... etc, comme si ils étaient isolés. Les constituants d'un tel ensemble sont soumis à des interactions mutuelles, mais on néglige alors les interactions de cet ensemble avec le milieu extérieur. Un tel ensemble constitue un système physique. Quand il est impossible de négliger les actions venant de l'extérieur, il peut être valable de décrire à la façon classique cet environnement extérieur et de schématiser son action, en introduisant un ou des champs extérieurs déterminés (champ électrique... etc) dans lesquels le système est placé, et sur lesquels la rétro-action du système étudié est négligée.

On notera enfin, que cette notion chosiste de système physique est entièrement d'origine classique. Elle ne peut être conservée et appliquée au cas d'un système microscopique tel qu'une particule que parce que le formalisme quantique développé ci-après sera non relativiste. En effet, supposer l'existence permanente d'une particule est incompatible avec les phénomènes de création et d'annihilation de ces particules. Il faut alors introduire la notion beaucoup plus abstraite de champ dont les particules sont les quanta.


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Arnaud Balandras 2005-04-02