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© Kossi Wolanyo Adjoto, 2020 Du comportement ondulatoire des corpuscules au com

© Kossi Wolanyo Adjoto, 2020 Du comportement ondulatoire des corpuscules au comportement corpusculaire des ondes : analyse philosophique de la mécanique classique à partir de l’œuvre de Louis de Broglie (1892-1987) Mémoire Kossi Wolanyo Adjoto Maîtrise en philosophie - avec mémoire Maître ès arts (M.A.) Québec, Canada Du comportement ondulatoire des corpuscules au comportement corpusculaire des ondes :analyse philosophique de la mécanique classique à partir de l’œuvre de Louis de Broglie (1892-1987) Mémoire Kossi Wolanyo ADJOTO Sous la direction de : Pierre-Olivier MÉTHOT, directeur de recherche iii Résumé Ce mémoire examine de façon critique les réflexions apportées par Louis de Broglie (1892- 1987) à la compréhension du passage de la mécanique classique à la mécanique quantique. Après avoir cerné la dichotomie onde-corpuscule instaurée en mécanique classique par la théorie corpusculaire newtonienne et ondulatoire maxwellienne, nous examinons comment, selon de Broglie, la coexistence ou la corrélation des ondes et des corpuscules dans la matière a permis de dépasser cette contradiction et de fonder la mécanique ondulatoire et quantique sur de nouvelles bases. Suite à la présentation de la synthèse broglienne de la mécanique ondulatoire, il ressort de cette analyse que le passage de la mécanique classique à la mécanique quantique résulte de l’évolution du concept de matière. L’onde et le corpuscule de la mécanique classique cèdent désormais la place à la « particule-quanton ». À partir de ce monisme quantique, nous avons analysé, dans la dernière partie de ce travail, les implications épistémologiques de la philosophie scientifique de de Broglie. L’intervention du quantum d’action ayant remis en cause les fondements de la mécanique classique, la modification de ces principes a pour corollaire la crise de l’objectivité mécanique et l’échec du mécanisme classique. iv Abstract This Master’s thesis critically examines the reflections brought by Louis de Broglie (1892- 1987) to the understanding of the transition from classical to quantum mechanics. After having identified the wave-corpuscule dichotomy established in classical mechanics by Newtonian and Maxwellian corpuscular and wave theory, we examine how, according to de Broglie, the coexistence or correlation of waves and corpuscles in matter made it possible to overcome this contradiction and to base wave and quantum mechanics on new foundations. Following the presentation of the broglian synthesis of wave mechanics, it emerges from this analysis that the transition from classical to quantum mechanics results from the evolution of the concept of matter. The wave and corpuscle of classical mechanics are now giving way to the “quantum particle”. From this quantum monism, we have analyzed, in the last part of this work, the epistemological implications of de Broglie's scientific philosophy. The intervention of the quantum of action having called into question the foundations of classical mechanics, the modification of these principles has as a corollary the crisis of mechanical objectivity and the failure of the classical mechanism. v Table des matières. Résumé ......................................................................................................... iii Abstract ........................................................................................................ iv Illustrations : repères chronologiques ........................................................ vii Épigraphe ...................................................................................................viii Remerciements ............................................................................................. ix Introduction ................................................................................................... 1 Chapitre 1 : La mécanique classique : de la théorie corpusculaire newtonienne à la théorie ondulatoire maxwellienne ou du mouvement de la matière au mouvement dans la matière ................................................. 11 1.1.1. Notion de corpuscule et d’onde dans la mécanique classique : définition conceptuelle. ............................................................................... 11 1.1.2. Le mouvement de la matière : la théorie corpusculaire newtonienne et la dynamique du mouvement .............................................................................................................................. 14 1.1.2.1. Nature de la théorie physique....................................................................................... 14 1.1.2.2. Le sens et la portée de la synthèse newtonienne. .......................................................... 16 1.1.3. Le mouvement dans la matière : la théorie ondulatoire maxwellienne ou la théorie du champ électromagnétique......................................................................................................... 20 1.1.4. La dualité onde-corpuscule : l’irruption du rayonnement discontinu des grains d’énergies dans le mouvement continu des ondes ...................................................................................... 25 1.1.4.1. L’intervention du quantum d’action et le retour à la conception granulaire de la lumière ................................................................................................................................................ 26 1.1.4.2. L’effet photoélectrique et la dualité onde-corpuscule ................................................... 28 1.1.5. Conclusion ..................................................................................................................... 32 Chapitre 2 : La mécanique ondulatoire : de la dualité onde-corpuscule à la synthèse broglienne ................................................................................. 35 2.2.1. Parcours scientifique et philosophique de Louis de Broglie ............................................. 35 2.2.1.1. Parcours scientifique de Louis de Broglie .................................................................... 35 2.2.1.2. Parcours philosophique de Louis de Broglie ................................................................ 38 2.2.2. L’hypothèse de la coexistence des ondes et des corpuscules dans la matière : la synthèse broglienne de la mécanique ondulatoire ................................................................................... 44 2.2.2.1. La fonction de la longueur d’onde de de Broglie .......................................................... 44 2.2.2.2. La synthèse broglienne de la mécanique ondulatoire .................................................... 47 2.2.3. La désindividualisation ou la perte d’individualité des particules classiques .................... 50 2.2.4. Analyse épistémologique .................................................................................................. 55 vi 2.2.4.1. Le pouvoir unificateur de la mécanique ondulatoire ..................................................... 55 2.2.4.2. La mécanique ondulatoire comme une révolution conceptuelle .................................... 57 2.2.4.3. La fonction explicative de la mécanique ondulatoire .................................................... 60 2.2.5. Conclusion ..................................................................................................................... 62 Chapitre 3 : La synthèse broglienne: vers une enquête philosophique de la mécanique classique .................................................................................... 64 3.3.1. Les fondements théoriques de la mécanique quantique : les piliers de la mécanique quantique ................................................................................................................................. 64 3.3.2. Le caractère approximatif des principes de la mécanique classique. ................................ 67 3.3.3. La portée épistémologique de la synthèse broglienne : la crise de l’objectivité mécanique ou classique ............................................................................................................................. 75 3.3.4. Analyse critique de la philosophie scientifique de de Broglie .......................................... 84 3.3.5. Conclusion ..................................................................................................................... 89 Conclusion générale .................................................................................... 92 Bibliographie ............................................................................................... 95 vii Illustrations : repères chronologiques 1892 : Naissance de Louis de Broglie à Dieppe. 1899 : Planck introduit les constantes dites de Planck 1905 : Einstein introduit l’hypothèse des quanta de lumière et formule sa théorie de la relativité. 1911 : Premier Congrès Solvay. 1913 : Louis de Broglie passe sa licence de Physique. 1917 : Théorie de l’émission et de l’absorption de la lumière par Einstein. 1919 : Louis de Broglie rejoint le laboratoire de son frère Maurice de Broglie. 1922 : Louis de Broglie commence l’étude de la structure de la lumière. 1923 : Louis de Broglie introduit l’onde de phase associée aux corpuscules. 1924 : Louis de Broglie soutient sa thèse de doctorat sous la direction de Paul Langevin à Paris. 1925 : Heisenberg, Born et Jordan posent les bases de la mécanique des matrices. 1926 : Schrödinger formule son équation d’onde et pose les bases de la mécanique ondulatoire. 1927 : Louis de Broglie formule la théorie de la double solution et celle de l’onde pilote. 5ème Conseil Solvay sur « L’interprétation probabiliste de la mécanique quantique ». 1928 : Louis de Broglie est nommé maître de conférences à l’Institut Henri Poincaré. 1929 : Louis de Broglie obtient le prix Nobel de Physique « pour sa découverte de la nature Ondulatoire des électrons ». Formulation canonique de la théorie quantique des champs par Heisenberg et Pauli. 1931 : Début du séminaire Louis de Broglie. Théorie des semi-conducteurs par Wilson. 1932 : Premiers travaux sur la mécanique ondulatoire du photon par Louis de Broglie. Découvertes du neutron et du positron. 1933 : Louis de Broglie est nommé Professeur Titulaire de Théories Physiques à la Faculté des Sciences de Paris. Il devient également membre de l’Académie des Sciences. 1939 : Création du Centre Nationale de la Recherche Scientifique. 1942 : Louis de Broglie devient Secrétaire perpétuel de l’Académie des Sciences. 1945 : Création du Commissariat à l’énergie atomique. 1962 : Louis de Broglie prend sa retraite à l’Institut Henri Poincaré. 1973 : Fondation Louis de Broglie. 1975 : Louis de Broglie démissionne de son poste de Secrétaire perpétuel de l’Académie des Sciences. 1987 : Mort de Louis de Broglie. viii Épigraphe « Malgré l’importance et l’étendue des progrès accomplis par la physique dans les derniers siècles, tant que les physiciens ont ignoré l’existence des quanta, ils ne pouvaient rien comprendre à la nature intime et profonde des phénomènes, car, sans quanta, il n’y aurait ni lumière, ni matière [et] s’il m’est permis de paraphraser un texte évangélique, on peut dire que rien de ce qui a été fait, n’a été fait sans eux ». (Louis de Broglie, 1937 : 17). ix Remerciements Ce mémoire est le résultat d’un long parcours qui m’a amené à poser un regard philosophique sur le développement de la physique moderne. Je suis toujours intéressé par l’épistémologie, car, j’ai compris qu’une réflexion de ce genre est nécessaire à tout scientifique désireux de comprendre la portée de ses actions et de sa discipline. Ainsi, les longues heures de travail, les privations de tous ordres afin de remplir les pages blanches qui m’attendent sont le fruit de ce travail. Mais le point de vue que je livre dans ce travail ne saurait être exprimé sans la bienveillance de certaines personnes. Je souhaite tout d'abord exprimer ma gratitude à mon directeur de recherche, Monsieur Pierre-Olivier MÉTHOT, qui a dirigé avec attention, amour et simplicité inestimable ce travail. Je vous dis un sincère merci pour votre rigueur méthodologique, votre disponibilité et vos éclaircissements. J’exprime ici également ma reconnaissance à mon ex-directeur Monsieur Herman AKUE- ADOTEVI, enseignant chercheur à l’université de Lomé Togo. Après m’avoir donné le goût de la recherche en épistémologie quelques années auparavant, vous m’aviez conseillé ensuite, pour mes études supérieures au Canada, de choisir l’Université Laval. uploads/Philosophie/36123.pdf