Remarque à propos du rayonnement du corps noir en physique quantique

Le rayonnement du corps noir

Jusqu’à la fin du 19ième siècle, un problème aussi simple et macroscopique que celui du rayonnement du corps noir, n’était pas compris, et les lois, déduites de la thermodynamique classique, qui avaient été proposées n’expliquaient que partiellement la structure de son rayonnement.

En effet, un corps chauffé à une certaine température T0, (mesurée par un thermomètre), si son rayonnement est maximum pour cette température, rayonne aussi, dans les températures différentes, tout autour de cette température d’autant, plus faiblement qu’on s’écarte de T0.

C’est la loi décrivant ce phénomène qui posait un problème.

En 1900 Planck a dû faire l’hypothèse que la description de la variation de ce rayonnement autour de la valeur mesurée n’était pas continue. Le rayonnement se présentait comme une juxtaposition d’oscillateurs ayant des fréquences, non contiguës, donc séparées par une valeur minimale. La constante de Planck h sera introduite à cet effet et figurera dans les lois décrivant ce rayonnement de manière conforme à l’expérience.

Peu après, on réalisera que le rayonnement peut aussi être représenté par des particules (bosons), appelées photons, dont l’énergie E ,qui dépend de la fréquence du rayonnement, est donnée par la relation, E = h ν, h est la constante de Planck et ν la fréquence du rayonnement.

Un paradoxe ?

Dans la loi, E = h ν, comme lorsque la fréquence ν varie de façon continue, ce qui est parfaitement licite, l’énergie varie de façon continue, pourquoi dans la loi du corps noir cela ne semble pas réalisé.

Cela vient-il de la manière dont les photons sont générés lorsqu’on chauffe un corps ?[1] On sait que, compte tenu de la structure de l’atome, seules certaines fréquences de photons correspondants à des énergies quantifiées, liées à des transitions entre niveaux d’énergie des électrons sont possibles ? C’est une explication compatible avec la mécanique quantique. Mais est-ce la seule ?


[1] De manière générale lorsqu’un corps n’est pas au zéro absolu, il est censé rayonner.

Qu’est-ce que l’espace-temps ?

Qu’est-ce qu’il n’est pas ?

En relativité, l’espace-temps, contrairement à ce que son nom semble indiquer, n’est pas une concaténation de l’espace et du temps, pas plus qu’un mélange ou une composition d’espace et de temps, pour la raison très simple, qu’en relativité, le temps et l’espace ne sont pas des entités physiques.

Un nouvel élément fondamental

Le concept d’espace-temps, est une entité indivisible, seul capable de représenter la « réalité physique » réduisant l’espace et le temps à n’en donner que des ombres, comme Minkowski (1907) l’avait déclaré à propos de la relativité restreinte, ce qui demeure vrai en relativité générale.

C’est ce concept d’espace-temps, probablement le plus difficile à se représenter, qui a donné le plus de mal aux scientifiques dans le cheminement des idées à propos de la relativité.

Les concepts de temps et d’espace, considérés en général comme des données immédiates de notre conscience, sont si ancrées dans nos structures mentales et habitudes de pensées, fondées sur notre expérience, qu’il est difficile de s’en détacher quand on traite des problèmes relatifs à l’espace-temps. En effet, dans notre environnement humain et terrestre, les effets spécifiques de l’espace-temps sont si infimes qu’il est difficile de le distinguer de ses ombres !

L’espace-temps synthétise en une entité l’espace, le temps et le mouvement

En effet, par exemple, l’équation d’Einstein définit l’univers par un espace-temps, qu’on modélise par sa géométrie, qui contient ces trois éléments dans les géodésiques.