« Que se passerait-il si nos corps étaient plus petits que la poussière ? »
Les défis et les explorations sans fin des scientifiques qui cherchent à comprendre le monde quantique.
Le monde de la mécanique quantique : comprendre le monde entier à travers des atomes invisibles

Comme en témoignent des questions scientifiques de pointe telles que les ordinateurs quantiques et la cryptographie quantique, l'intérêt pour la mécanique quantique augmente progressivement.
Il reste cependant difficile de comprendre les concepts étranges et fascinants de la mécanique quantique qui se manifestent dans le monde microscopique, plus petit qu'un grain de poussière.
La mécanique quantique est une discipline importante qui a donné naissance à la science, à la technologie et à la civilisation de l'information et de la communication modernes d'aujourd'hui en révélant l'identité des quanta et les interactions entre eux.


《10 choses que vous devez savoir sur la mécanique quantique》 contient les histoires de scientifiques, de Max Planck à Einstein, qui ont mené des recherches audacieuses et stimulantes, s'éloignant des stéréotypes de la physique existante, afin de comprendre le monde quantique.
En suivant leur processus de recherche et leurs réalisations, nous vous aiderons à comprendre les principes de la mécanique quantique et à les appréhender comme un concept fondamental pour comprendre nous-mêmes, le monde et l'univers.
En particulier, en suivant le parcours d'une adorable particule appelée « pierre quantique », vous pouvez clairement comprendre le monde quantique, auparavant flou, ce qui en fait une excellente introduction à la mécanique quantique, facile à comprendre.
Ce sera également une excellente occasion d'élargir le cadre de la pensée scientifique en découvrant les futures technologies scientifiques qui seront appliquées à la mécanique quantique.

De quoi est fait tout ce qui nous entoure ? Exactement, d'atomes.
Les propriétés de la matière constituée d'atomes ne peuvent être comprises avec précision qu'à travers la mécanique quantique, qui est l'étude des atomes.
La distinction entre solides, liquides et gaz, conducteurs, semi-conducteurs et isolants, est également possible grâce à la mécanique quantique. La couleur des objets, la façon dont nos yeux la perçoivent, le rôle des gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique et tous les autres phénomènes naturels ne peuvent être compris et interprétés comme ils le sont réellement qu'à travers le prisme de la mécanique quantique.
C’est sur ce fondement que s’est construite la civilisation moderne actuelle, et cela constitue une discipline académique importante qui ouvrira la voie à l’avenir.

---Extrait de la « Note introductive »

On dit qu'Einstein a expliqué l'effet photoélectrique en affirmant avec audace que la lumière est un flux de particules.
L'énergie lumineuse n'est pas continue, mais un flux discret de particules ! Depuis cette affirmation révolutionnaire, le monde a pris l'apparence d'une peinture pointilliste, avec des points colorés formant l'image, plutôt que celle d'une aquarelle créée par un flux continu de couleur.
Pourrait-on qualifier cela de « pointillisme de l'énergie » ? Cependant, une affirmation aussi audacieuse ne fut pas immédiatement acceptée par la communauté scientifique.
À l'époque, beaucoup de gens pensaient que les affirmations d'Einstein étaient absurdes.
Même Planck, qui expliquait le rayonnement du corps noir en se basant sur la quantification de l'énergie lumineuse, pensait initialement que l'affirmation d'Einstein était fausse.

---« 1.
Extrait de « L’obscurité qui plane sur la physique classique »

La lumière, longtemps considérée comme une onde, se comporte également comme des particules appelées grains de lumière.
Les électrons (et les atomes et autres particules microscopiques), que nous pensions être des particules, se comportent également comme des ondes.
Autrement dit, l'existence du monde microscopique que nous ne pouvons voir à l'œil nu présente la dualité d'être à la fois des ondes et des particules.
Dans le dessin animé « Mazinger Z » que j'aimais regarder quand j'étais jeune, il y avait un personnage nommé Comte Asura.
C'était un être humain androgyne, avec la moitié de son visage masculin et l'autre moitié féminine.
Alors, quand j'ai tourné la tête, j'avais l'air d'une femme d'un côté et d'un homme de l'autre.
Les particules du monde microscopique peuvent être comparées à des êtres semblables au comte Asura.
Car dans certaines situations, elle se comporte comme une onde, et dans d'autres comme une particule.
Mais je tiens à souligner une fois encore que cela signifie en fin de compte que nous ne possédons ni les concepts ni le langage nécessaires pour décrire adéquatement le monde microscopique.
Je pense que devoir l'expliquer comme un phénomène « onde et particule » est une mesure désespérée de la part d'humains incapables de ressentir intuitivement le monde microscopique.
---« 3.
Extrait de « La naissance de la mécanique quantique »

En définitive, le niveau d'énergie d'une molécule est intimement lié à l'énergie des électrons, à l'énergie vibrationnelle de la molécule et à l'énergie rotationnelle de la molécule.
Cependant, comme cette structure énergétique complexe est différente pour chaque molécule, elle peut servir d'étiquette pour la molécule.
Ainsi, si nous avions un moyen de déterminer la structure énergétique d'une molécule spécifique, quelle que soit sa distance dans l'espace, nous pourrions savoir quelles molécules existent sans avoir à nous y rendre nous-mêmes.
Il s'agirait de l'une des méthodes importantes utilisées par les astronomes pour explorer l'univers.
---« 5.
Des atomes à la matière

Tout dans ce monde est composé d'atomes et de molécules composées d'atomes combinés entre eux.
Imaginons que nous développions un nouveau médicament qui pourrait être efficace contre une nouvelle maladie.
Comment connaître les propriétés des molécules qui composent un médicament ? C'est exact.
Nous résolvons ce problème en appliquant à la molécule l'équation de Schrödinger introduite dans les 4 chapitres précédents.
À partir de la solution ainsi obtenue, nous pouvons déterminer l'énergie et le mouvement des électrons dans une molécule.
Cependant, à mesure que le nombre d'atomes composant une molécule augmente, la quantité de calculs augmente à un niveau que même les superordinateurs modernes ne peuvent pas gérer.

C’est là que les avantages des ordinateurs quantiques entrent en jeu.
Les molécules se comportent selon les règles de la mécanique quantique.
Les ordinateurs quantiques peuvent implémenter directement divers états de superposition d'électrons sous forme de qubits et peuvent décrire très efficacement le mouvement des électrons dans les molécules.
N'est-il pas presque évident que les molécules obéissant aux lois de la mécanique quantique ne peuvent être décrites le plus naturellement qu'à l'aide d'un ordinateur quantique ? Par conséquent, j'anticipe que les ordinateurs quantiques joueront un rôle important dans la recherche visant à comprendre efficacement les propriétés moléculaires et, de ce fait, à développer de nouveaux médicaments et matériaux énergétiques.

---« 6.
Extrait de « L'âge d'or de la physique quantique »