MÉCANIQUE QUANTIQUE
Pierre Labastie, L3 physique fondamentale premier semestre 2010–11

Chapitre 1 Introduction
1.1
1.1.1

Physique classique et physique quantique : comparaison et enjeux
Panorama de la physique classique

Tiré de [1]. Quatre grandes matières : – La mécanique, régie par la deuxième loi de Newton : dp =F dt valable aussi en relativité restreinte avec une définition adéquate de p. – L’électromagnétisme, régie par les équations de Maxwell : div E = ρ
0

rot E = −

∂B ∂t 1 ∂E c2 ∂t

div B = 0 et la force de Lorentz :

rot B = µ0 j +

F = q(E + v ∧ B) – La thermodynamique : Attention, la loi fondamentale n’est pas le premier principe (conséquence des lois de la mécanique), mais le deuxième. Son origine microscopique a été comprise à la fin du 19e siècle et se ramène à un postulat sur la probabilité pour le système d’avoir une énergie E à une température T donnée, qui est proportionnelle au poids de Boltzmann : E p(E) = exp − kB T où kB est une constante universelle : kB = 1,38×10−23 J.K−1 (la constante de Boltzmann). Cette physique statistique repose sur l’hypothèse atomiste, une forme très primitive de division de la matière en « quanta ». En fait, la théorie statistique n’est pas cohérente tant qu’on n’utilise que la mécanique et l’électromagnétisme classique (en particulier pour interpéter les lois de la thermodynamique du rayonnement) et ne devient cohérente que quand on y inclut la mécanique quantique. Je n’ai pas le temps dans ce cours de vous refaire toute la théorie du rayonnement du corps noir et comment on arrive aux premiers quanta d’énergie, mais assurément c’est un des éléments moteurs qui a conduit à la théorie quantique. 1

– la gravitation : en fait, c’est la théorie de la relativité générale d’Einstein qui associe le mouvement des masses à une courbure de l’espace-temps. Pourquoi pas les autres équations que vous connaissez (ou pas, mais ce sera pour bientôt) ? (loi d’Ohm, mécanique des fluides, loi de Coulomb du