Quantum - Définition et Explications

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Histoire

Pour les Grecs de l'Antiquité, l'atome était vu comme une unité indivisible. En effet, le mot provient du grec ἄτομον (« atomon »), « que l'on ne peut diviser » - le « a » indique la négation et « tomê- » la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce...). On pourrait en déduire aujourd'hui qu'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite...) est un quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de...). Cependant, cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) fut mise à mal par différentes expériences menées par Ernest Rutherford à la fin du XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la...), lesquelles démontraient que l'atome était composé de particules chargées : l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des...) et de proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.).

John Rayleigh énonça que la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) rayonnée par un corps chauffé est proportionnelle à sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol...) et inversement proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses...) de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) refléchie. Cependant, des mesures ont démontré que sa théorie n'était vraie que pour les longueurs d'onde allant de l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus...) au vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur...). À partir du bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement...), l'expérience est en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec les valeurs théoriques. Paul Ehrenfest appela cette erreur la « catastrophe ultraviolette ».

Max Planck, en 1900, proposa que les vibrations issues de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) d'un corps se répartissent suivant une loi déterminée, régie par la constante h qui porte son nom. Il fut, au même titre que les autres physiciens, déstabilisé par sa théorie. Il essaya longtemps de conserver son résultat en supprimant les quanta, pour finalement renoncer et les admettre. La théorie des quanta était née. Elle fut le point (Graphie) de départ de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus...), l'une des deux grandes théories physiques du XXe siècle.

La mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...) quantique, qui fait notamment appel à la fonction d'onde, fut initiée par Bose, de Broglie, Dirac, Einstein, Fermi, Feynman, Heisenberg, Pauli et Schrödinger. De Broglie liera le quantum à la longueur d'onde dans la mécanique ondulatoire (La mécanique ondulatoire est, comme son nom l'indique, une mécanique régie par la propagation d'une onde de probabilité.), où une particule possède la double caractéristique quantique et ondulatoire. Une partie importante des travaux de la fin du XIXe siècle et du début du XXe siècle seront consacrés à l'établissement de cette dualité.

Richard Feynman et Julian Schwinger ont par la suite développé l'électrodynamique quantique (L'électrodynamique quantique relativiste est une théorie physique ayant pour but de concilier l'électromagnétisme avec la mécanique quantique en utilisant un formalisme...) relativiste, théorie qui considère que l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...) électromagnétique entre particules chargées se fait par l'échange de photons ; par extension, l'interaction gravitationnelle se ferait par l'échange de gravitons et les interactions faibles et fortes par l'intermédiaire de bosons. Pour décrire l'interaction des particules élémentaires, il a fallu développer une autre théorie portant le nom de théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs est l'application des concepts de la physique quantique aux champs. Issue de la mécanique quantique relativiste, dont l'interprétation comme théorie décrivant une seule...).

Utilisation fiscale

En droit fiscal français, le terme quantum est utilisé pour désigner le montant des impositions qui sont contestées devant l'administration ou devant le juge (Le juge peut être un professionnel du droit, désigné ou élu pour exercer son office. Il peut également être un simple citoyen appelé temporairement à rendre...) de l'impôt.

Étymologie

  • Quantum est une forme latine correspondant à ce qui désigne en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien,...) une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) insécable (quanta au pluriel) ;
  • Quantus, adjectif signifiant « combien » dans le mode interrogatif et exclamatif (quanta au féminin singulier ou au neutre pluriel).

Citons quelques mots dérivés de « quanta » :

  • quantification
  • quantique (logique, théorie, nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».), formalisme, particule, probabilité)
  • quantifier
  • quantificateur
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