QUANTIQUE PHYSIQUE

La naissance de la physique quantique

L'état de la physique à la fin du XIXe siècle

Depuis toujours, l'homme s'efforce de comprendre et de prévoir les phénomènes naturels. À la fin du xix^e siècle, cet effort aboutit, en physique, à des succès impressionnants : presque tous les phénomènes physiques trouvent une explication et peuvent être prédits quantitativement par des lois fondamentales simples ; les diverses branches de la physique sont extraordinairement unifiées.

À l'aube du xx^e siècle, la matière apparaît constituée de petits corpuscules. L'hypothèse atomique est désormais admise comme une réalité. Les atomes s'assemblent pour former les molécules, selon les lois de la chimie. L'étude statistique des systèmes formés d'un grand nombre de corpuscules (la théorie cinétique des gaz) permet de déduire les divers concepts de la thermodynamique (pression, température, entropie...) [cf. thermodynamique].

Les corpuscules possèdent des positions et des vitesses. De la sorte, il suffit de connaître ces positions et ces vitesses à un instant donné, et d’appliquer les lois de la mécanique rationnelle, dégagées au cours des siècles par Archimède, Galilée, Newton... pour déterminer l'état d'un système physique à tout instant.

Par ailleurs, les physiciens connaissent un autre type de phénomène : le rayonnement. Le champ qui lui est associé permet d'unifier l'électricité, le magnétisme et l'optique. La synthèse réalisée par James Maxwell prévoit notamment l'existence d'ondes électromagnétiques, existence confirmée ensuite par Heinrich Hertz. Les ondes « hertziennes » ont des longueurs d'onde de l'ordre du mètre ou du centimètre. La lumière visible, dont le caractère ondulatoire a été largement vérifié, est une onde électromagnétique, mais de longueur d'onde beaucoup plus courte, de l'ordre de 10^–7 mètre. Les rayons X, découverts par Wilhelm C. Röntgen en 1895, correspondent [...]

James Maxwell

Photographie

Le physicien écossais James Clerk Maxwell (1831-1879) dont les travaux ont été capitaux pour la physique théorique. Ses découvertes ont ouvert la voie à Albert Einstein et à Max Planck.

Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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Écrit par :

Claude de CALAN : directeur de recherche au C.N.R.S., centre de physique théorique, École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Claude de CALAN, « QUANTIQUE PHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 avril 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/