Quantum

“ En effet, si l’on suppose que le quantum d’action est infiniment petit, la physique des quanta se transforme en la physique classique et, d’autre part, les pierres fondamentales de l’édifice constitué par cette dernière, non seulement demeurent inébranlables, mais encore se trouvent être cimentées plus solidement que jamais par l’apport des idées nouvelles. ”

“ La découverte du quantum d’action indivisible a même permis de tracer une limite déterminable numériquement au delà de laquelle aucune mesure physique, quelle qu’elle soit, ne nous donnera jamais le détail des phénomènes réels. ”

“ Des partes assignabiles sont les parties qui, unies entre elles, forment un concept numérique. La multitude qui se conçoit dans un quantum continuum est toujours omni assignabili major. Certaine chose est plus grande qu'une autre, si celle-ci n'est égale qu'à une partie de la première. Changer une chose en une plus grande, c'est l'augmenter ; la changer en une plus petite, c'est la diminuer. Tout quantum peut être augmenté ou diminué. Un quantum qui ne peut absolument pas être diminué s'appelle minimum. ”

“ Que le quantum cosmique soit limité (qu'il ne soit pas le plus grand possible) , qu'il ait un principe, que les corps soient composés d'éléments simples, c'est ce qui peut assurément se reconnaître à un signe certain de la raison. Mais que l'univers soit mathématiquement fini quant à la masse, que sa durée passée soit mesurable, que le nombre des éléments qui composent les corps soit défini, ce sont là des propositions qui décèlent ouvertement leur origine d'une connaissance sensitive, et, quelle qu'en puisse être d'ailleurs la vérité, elles portent toujours la tache certaine de leur origine. ”

“ La considération du choc des électrons va nous permettre de pénétrer dans le dynamisme élémentaire des phénomènes en question. Dans cet ordre d’idées, J. Franck et G. Hertz, par leur détermination de ce que l’on appelle le potentiel de résonance ou par le calcul de la vitesse critique, c’est-à-dire de la vitesse minimum qu’un électron doit posséder pour provoquer l’émission d’un quantum de lumière dans son choc contre un électron, ont fourni une méthode de mesure du quantum d’action, telle qu’on n’en saurait imaginer de plus directe [30] . ”

“ Mais alors les deux parties de l’atome d’hydrogène, le noyau positif ou proton et l’électron négatif, constitueront, avec le quantum d’action, les pierres avec lesquelles tout l’édifice du monde physique sera considéré comme bâti et ces grandeurs, tant qu’elles ne pourront être ramenées l’une à l’autre, ou toutes les deux à une troisième, auront nécessairement un caractère absolu. ”

“ Elles ne circulent qu’en atomes déliés qui semblent se perdre dans l’immensité des espaces ; et il n’y en a qu’un certain quantum qui se condense, de temps en temps, dans quelque coin de l’univers, et qui est destiné à l’usage et à l’utilité de tout le genre humain. La terre en a sa petite portion qui s’y arrête. ”

“ Quant au second point, si l'on admet le point de vue contraire, le monde sera un tout infini donné de choses existant simultanément. Or, nous ne pouvons concevoir la grandeur d'un quantum qui n'est pas donné avec des limites déterminées à une intuition* qu'au moyen de la synthèse des parties, et la totalité d'un tel quantum que par la synthèse complète où par l'addition répétée de l'unité à elle-même**. ”

“ C'est pour cela que M. Planck a imaginé sa théorie des Quanta, d'après laquelle les échanges d'énergie entre la matière ordinaire et les petits résonateurs dont les vibrations engendrent la lumière des corps incandescents, ne pourraient se faire que par sauts brusques ; un de ces résonateurs ne pourrait acquérir d'énergie ou en perdre d'une manière continue ; il ne pourrait acquérir une fraction de quantum, il acquerrait un quantum tout entier ou rien du tout. ”

“ Enfin, la relativité s’est montrée un guide très sûr pour l’exploration du domaine de la physique des quanta.
On sera donc tenté de dire : si tous ces fondements de la physique classique sont demeurés intacts : qu’est-ce donc qui a changé du fait de l’apparition de la nouvelle physique ? La réponse à cette question nous sera apportée très simplement si nous examinons ce que signifie la notion de quantum élémentaire d’action. Cette notion se réduit en définitive à poser en principe l’équivalence d’une énergie et d’une fréquence vibratoire : E = hν. ”

“ Quand la synthèse de la diversité du phénomène est interrompue, cette diversité n’est pas alors un phénomène comme quantum, mais un agrégat de plusieurs phénomènes, produit par la répétition d’une synthèse toujours interrompue, au lieu de l’être par la simple continuation de la synthèse productive d’une certaine espèce. ”

“ Il importe de remarquer que c' est dans l' abstrait , dans le concept lui-même que gît premièrement la contradiction et non pas dans les applications géométriques et dans les applications concrètes . C' est le quantum numérique abstrait qui devient contradictoire en lui-même quand on le dit infini . Ce quantum , fondement de toute quantité en tant que mesurable , est le primum mensurabile . L' unité est le principe de sa mesure . ”

“ La seule chose certaine, résulte de tout ce qui vient d’être dit plus haut ; c’est que le quantum d’action est un terme mis par la nature des choses à l’efficacité des instruments de mesure physiques dont nous disposons actuellement, une barrière infranchissable qui nous empêche et qui nous empêchera toujours de donner une explication causale complète de la nature intime des phénomènes les plus délicats, c’est-à-dire indépendamment de l’origine et des suites de ces phénomènes. ”

“ Une partie d’une variété, séparée du reste par une marque ou par une limite, s’appelle un quantum. La comparaison des quanta au point de vue de la quantité, s’effectue, pour les grandeurs discrètes, au moyen du dénombrement ; pour les grandeurs continues, au moyen de la mesure. La mesure consiste dans une superposition de grandeurs à comparer ; il faut donc, pour mesurer, avoir un moyen de transporter la grandeur qui sert d’étalon de mesure pour les autres. ”

“ L’émission d’électrons par incidence de la lumière ordinaire, des rayons de Röntgen ou des rayons y sur la matière est le phénomène inverse de l’émission de quanta lumineux par le choc des électrons ; les quanta d’énergie déterminés par le quantum d’action et par la fréquence vibratoire pourront donc dans ce cas également jouer un rôle caractéristique. ”

“ Toutes les parties qui appartiennent à un compositum s'appellent compartes. Une chose qui ne peut être conçue que comme partie d'un tout est un ens incompletum. Tout quantum est multitudo; tout quantum doit donc aussi résulter de parties homogènes. Mais une multitude infinie est plus grande que tout nombre, et nous n'en pouvons avoir aucun concept clair. Tout quantum est ou continuum, ou discretum.Un quantum par la grandeur duquel la multitude des parties est indéterminée, s'appelle continuum; il se compose d'autant de parties qu'on le veut, mais pas de parties singulières. ”

“ Comme on les rencontre toujours quand les molécules deviennent proches de leur dissociation en atomes (iode, brome, chlore, puis oxygène, azote et hydrogène) il est raisonnable de penser que ces discontinuités s’accompagnent de relâchements brusques des valences qui lient les atomes, chaque diminution de solidité absorbant un quantum défini d’énergie. Ainsi, quand on remonte une horloge, on sent, au doigt, que l’énergie emmagasinée dans le ressort grandit par quanta indivisibles. ”

“ Mais que la fréquence, si parfaitement délimitée d’un quantum de lumière, puisse être différente de la fréquence de l’électron émetteur, voilà ce qui ne peut manquer de paraître au premier abord singulièrement hardi aux yeux de tout physicien imbu des théories de l’école classique, et presque incompatible avec tout ce qui se peut imaginer. ”

“ Quand ce moment sera arrivé, ce qui ne nous paraît pas satisfaisant aujourd’hui, sera regardé comme s’harmonisant d’une façon particulièrement heureuse à l’ensemble parce qu’on aura su trouver un point de vue plus élevé permettant de le mieux embrasser. En attendant que ce but soit atteint, le problème du quantum d’action ne cessera de stimuler et de féconder la recherche scientifique. L’importance qu’il aura eue pour l’approfondissement de notre savoir en physique sera mesurée à la grandeur des difficultés qui auront dû être surmontées pour arriver à la solution. ”

“ Quant au premier, comme aucun quantum aucune série n'est connue distinctement que par coordination successive, la notion intellectuelle du quantum et de la multitude ne se forme donc qu'à l'aide de cette notion de temps, et n'atteint son maximum qu'autant que la synthèse peut être achevée dans un temps fini. ”

“ Dans le domaine de la mathématique abstraite, d’assez nombreux interprètes, soit de la géométrie des indivisibles, soit du calcul intégral, ont formé le concept de la multiplication d’un minimum de quantum par un maximum numérique, appelé l’infini, pour engendrer la quantité finie. ”

“ Avec sa théorie de la distribution d’énergie rythmée par quanta, Planck nous permet d’expliquer par le quantum d’impulsion, le quantum de réaction qui s’ensuit, conséquence inévitable d’une dépense d’énergie dans une direction déterminée par la loi de la moindre action. ”

“ Le second fait s’explique tout aussi facilement par la théorie des quanta. D’après cette théorie, l’énergie rayonnante ne frappe pas la surface du métal photo-sensible en un flux continu : cette énergie discontinue se présente sous la forme d’un nombre plus ou moins grand de quanta égaux et indivisibles et tout quantum incident provoque l’émission d’un électron. Par contre, tous les efforts tentés, soit pour expliquer les franges d’interférence par la théorie des quanta, soit pour ramener l’effet photo-électrique à la théorie classique, ont complètement échoué. ”

“ Le premier pas dans cette voie fut fait par l’introduction de quanta d’énergie régis par le quantum d’action qui permet d’expliquer très simplement un grand nombre de faits d’observation tels que la règle de Stokes, l’émission des électrons, l’ionisation des gaz [22] ; et que, d’autre part, si l’on assimile, quant à leurs expressions, l’énergie d’un système de résonateurs et celle d’un corps solide, il devient possible de calculer théoriquement une formule de la chaleur spécifique des solides qui donne très exactement la variation de cette chaleur, surtout quand la température s’abaisse [23] . ”

“ On voit clairement par là que ces critères logiques de la possibilité des connaissances en général ne transforment ici les trois catégories de la quantité, dans lesquelles l'unité doit être prise d'une manière constamment homogène dans la production du quantum, qu'afin de relier dans une conscience des éléments de connaissance hétérogènes au moyen de la qualité d'une connaissance prise comme principe. ”

“ L’énergie soustraite au faisceau par le processus de diffusion se partage entre les quanta diffusés et les électrons de choc.
Le coefficient τ a également reçu une interprétation quantique. On admet qu’il caractérise un processus d’absorption, dans lequel un quantum cède intégralement son énergie à un atome, en produisant l’ionisation de celui-ci dans un de ses niveaux. Si Wi est le travail d’extraction de l’électron du niveau i, sur lequel porte l’ionisation, et W l’énergie cinétique de l’électron extrait, on a la relation d’Einstein . ”

“ Ainsi, quand une lumière de fréquence n amène une molécule d'un état stationnaire à un autre état stationnaire, l'énergie interne de cette molécule s'accroît du quantum hn. Loi de discontinuité qui prend rang parmi les grandes lois de la Chimie. Réciproquement, quand une molécule passe spontanément d'un état stationnaire à un état stationnaire plus stable, elle émet une lumière pure dont la fréquence est le quotient de l' énergie perdue par la constante universelle h. ”

“ Un examen, même superficiel, suffit déjà à faire apparaître que l’univers de la physique quantique est bien plus éloigné du monde sensible que celui de la physique classique et qu’il est incomparablement plus difficile, en physique quantique qu’en physique classique, de transposer dans le monde représentatif, un événement du monde sensible. ”

“ C’est cette contradiction qui apparaît dans l’idée de quanta ou d’atomes d’énergie, et c’est elle qui a ôté à la science, à partir de 1900, la signification qu’elle avait eue au cours de quatre siècles, sans qu’on ait pu lui en donner aucune autre. La rupture entre la science du xxe siècle d’une part, la science classique et le sens commun de l’autre, était totale dès avant les paradoxes d’Einstein ; une vitesse infinie et mesurable, un temps assimilé à une quatrième dimension de l’espace, ne sont pas choses plus difficiles à concevoir qu’un atome d’énergie ”

“ Les plus belles théories mathématiques ne sont, en effet, que spéculations en l’air, tant qu’elles n’ont point trouvé un point d’appui solide dans les constatations de l’expérience. L’art du physicien expérimentateur, qui a déjà levé tant de doutes dans les questions les plus délicates, apportera aussi, il faut l’espérer, sa lumière dans ce canton si obscur de la science. Quand cela aura eu lieu, une partie de l’édifice de la physique classique aura été ruinée de fond en comble, sous les coups de la théorie des quanta et il sera remplacé par une construction plus parfaite et plus solide. ”

“ Existence de l’atome invisible, affinité, atomicité, structure moléculaire, où la chimie a-t-elle rencontré ces idées ? Hypothétiques ou non, ces notions sont admises par elle ; elle s’en sert à chaque instant. Encore une fois, à quelle faculté les doit-elle ? Est-ce aux sens ? est-ce à la pure raison ? Dans cette conception de l’atome renouvelée du matérialisme antique par la science contemporaine, n’y a-t-il que des résultats puisés aux sources expérimentales ?
Parmi les savans modernes, il y en a qui, malgré l’étymologie du mot, admettent que l’atome est étendu et même divisible. ”