Quelqu’un pour discuter physique quantique?

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  • Anonyme
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    Je ne me rappelle plus dans quel documentaire de vulgarisation était interviewé un des pontes de la physique quantique dont j’ai aussi oublié le nom. Répondant à une journaliste qui pensait avoir compris ses explications , il disait que ce n’était pas possible car personne, lui inclus, ne pouvait « comprendre ».

    Il s’agit d’une théorie,et même si elle fait un quasi « sans faute » jusqu’à maintenant, comme partout ailleurs en science rien n’est fixé ni définitif. Vue la vitesse exponentielle de la recherche, on risque , je l’espère, d’avoir de nouvelles surprises.

    Reste que se renseigner sur le sujet est un formidable facteur d’ouverture de l’esprit.

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    Laurent
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    @loran-itchi

    Bonjour Laure,

    Oui, j’ai ouvert notamment des bouquins comme le Cohen-Tannoudli, mais, je suis remonté à certaines sources, les articles d’une partie des pères fondateurs ainsi que la thèse de Louis de Broglie.

    Je me prépare à attaquer la QED car dans ma formation initiale (ingénieur Arts et Métiers), on fait beaucoup de choses en mécanique vibratoire, des fluides et des milieux continus notamment, mais, rien en mécanique quantique, ni en QED ou en Théorie Quantique des Champs (TQC). Donc, dès que j’ai le temps, je muscle mes connaissances mathématiques (formes différentielles) et en physique relativiste (formulations covariantes et contra-variantes que je ne manipule pas dans mon quotidien). Je butine donc, en parallèle, des cours de TQC et je me suis déjà coltiné quelques textes en QED dont la thèse de Feynman pour partie.

    Ne pas avoir étudié ces branches de la Physique est un inconvénient car je dois commencer à digérer tout ce dont j’ai besoin, grandement aidé par tout ce que j’ai fait par ailleurs en mécanique comme en acoustique, et, aussi, en traitement du signal. Par contre, c’est peut-être aussi un avantage car j’arrive avec un regard neuf et, a priori, très différent car je n’ai pas »subi » le matraquage de l’école dominante, matraquage que j’ai eu à subir en acoustique, par contre.

    Ce que je peux dire, pour l’instant, c’est que la fonction d’onde n’est pas l’alpha ou l’oméga dans mon approche, et, qu’elle ne joue pas de rôle, n’influence pas la partie mécanique de la description classique du système. Je peux dire que ces deux notions ne sont pas interdépendantes ou, sinon, que c’est la description classique qui mène la danse alors que la description quantique, (re)construite autour d’une re-définition de la fonction d’onde, ne concerne qu’un aspect secondaire et très fugace du problème.

    Par rapport à la QED, ce qu’il manque bel et bien en mécanique quantique c’est la prise en compte de la variation au cours du temps des objets composant le système. Mais, pour le moment, rien ne garantit que je vais utiliser les opérateurs quantiques traditionnels de création et d’annihilation d’objets. Et, s’agissant de la question de l’hypothèse sur la nature des phénomènes physiques, je n’ai encore rien arrêté, attendant de digérer ce que j’apprends, même si ce que j’ai vu apparaître en mécanique quantique et, surtout, en acoustique me conduit à être réservé par rapport à la notion de champ…

    Du coup, la question de la définition du lagrangien est belle et bien posée mais de manière plus forte encore a priori.

    Ce sont des choses qui s’éclairciront un peu, normalement, quand je pourrai donner accès à mes textes. Mais, il va falloir patienter, ce qui est peut-être encore plus terrible pour moi, car, mon « co-auteur » est plongé dans les méandres d’une négociation de divorce récente qu’il n’a pas du tout venir alors qu’il n’arrivait pas déjà à suivre mon rythme avant, et, car il faut que j’arrache un financement pour la traduction en anglais et les frais de publication. J’y travaille, mais, les répercussions de la pandémie n’aident pas.

    Pour l’utilisation du système naturel (c=1 notamment), je n’ai pas d’avis arrêté car c’est vrai que cela simplifie les équations, mais, cela n’aide pas forcément à s’y retrouver du point de vue physique. Peut-être que j’opterai pour la proposition d’une formulation avec « c=1′ et l’autre sans, en donnant la formulation avec après avoir décrit les étapes conduisant à la formulation sans. D’après, mon expérience, certaines simplifications se révèlent contre-productives quand on doit communiquer…

    Bonne journée,
    Lorant

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    Laurent
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    @loran-itchi

    @lionel : Bonjour,

    J’irai visiter votre page dans les temps qui viennent.

    Par contre, dans mes propositions de re-formulation, je ne repars pas de zéro.

    Pour l’acoustique, je considère les équations non linéaires de la mécanique des fluides et de la thermodynamique. Je passe en revue les hypothèses classiques, y compris les descriptions utilisées (eulérienne et lagrangienne), et je ne conserve que celles qui me paraissent vraiment pertinentes. Ainsi, pour l’acoustique, je ne considère ni l’hypothèse que l’acoustique correspond à des perturbations d’un « état » moyen, ni celle selon laquelle la vitesse des « particules fluides » est nulle ou négligeable par rapport à ce que l’on désigne sous le nom de célérité du son. Et, je passe en revue, avec un démonte-pneu intellectuel chaque étape ce qui m’a conduit à proposer une démarche très différente.

    Pour la mécanique quantique, je suis reparti des hypothèses de départ et de la description classique (hamiltonien, équation de conservation de l’énergie, action, …). Et, c’est en essayant de trouver comment démontrer le principe de correspondance que j’ai pu mettre la main sur une piste pour re-construire avec d’autres hypothèses la mécanique quantique. Et, si je bride mes propositions, j’obtiens les équations quantiques (Schrödinger, Klein-Gordon et Dirac) que l’on trouve traditionnellement. Par contre, si je ne les bride pas, les équations quantiques sont un peu modifiées mais cela permet de mieux comprendre le lien avec la quantification des énergies du système et de trouver une manière de concilier, en introduisant quelques corrections (?), l’approche orthodoxe ou « école de Copenhague » et celle de la mécanique Bohmienne (théorie de l’onde pilote). Sauf que si on peut envisager d’appeler un des trucs, onde pilote, elle ne pilote rien en pratique.

    Et, c’est en repartant des bases classiques que j’envisage de chercher une extension de la mécanique quantique à la QED ou la TQC.

    Je ne re-définis donc pas tout, mais, je conserve et je m’appuie sur ce qui me semble avoir une certaine validité.

    Par contre, si l’extension prend la tournure que j’envisage, les tentatives actuelles pour concilier relativité générale et physique quantique risquent d’être vouées à l’échec. En fait, je doute qu’il faille, par exemple, en passer par un théorie ajoutant des dimensions supplémentaires re-pliées. Ce sur quoi je suis tombé concernant l’acoustique, mais débordant largement de ce cadre physique restreint, ne va pas vraiment dans le sens d’une conservation de la notion de champs, de corde, de super-cordes,, de branes ou autres d-branes.

    Donc affaire à suivre et ne jetons pas tout de suite tous les principes théoriques de la Physique. Commençons par les revoir un par un, un « démonte-pneu intellectuel » à la main…

    Bonne journée,
    Loran

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    Laurent
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    @loran-itchi

    @laurent : Bonjour,

    Ce ponte de la physique quantique n’a fait que reprendre une citation-boutade de Feynman qu’il dit, notamment, dans le début d’une de ses conférences, pour ensuite entreprendre d’expliquer, quand même, ce qu’il avait compris de la mécanique quantique.

    Ceci étant, ce que je vois apparaître c’est que nous n’avons peut-être pas (très ?) bien compris ni la mécanique quantique ni tout un pan de la physique, notamment tout ce qui repose sur l’utilisation des descriptions eulérienne et lagrangienne des phénomènes.

    J’ai identifié un problème qui tient à la nature potentiellement différente de ce que l’on manipule d’un point de vue théorique, d’un côté, et, de l’autre côté, de ce que l’on mesure. Et, pour aboutir a priori au même constat que celui que je fais, il faut regarder avec précision ce que l’on fait effectivement dans chacun des cas. C’est le pendant de la question de la définition des paquets d’ondes, problème qui, pour moi, ne concerne pas que la mécanique quantique mais l’ensemble des branches de la Physique où cet outil est utilisé ou devrait l’être. Cela touche à la question des représentations et de l’utilisation de la transformée de Fourier en Physique, par rapport, à ce que l’on fait en traitement du signal.

    Cela nécessite donc de s’assurer que l’on utilise les représentations fréquentielles de manière valide, ce qui ne m’apparait pas être le cas en Physique. Il faut donc reprendre les choses quasiment à leur point de départ en vérifiant que l’on décrit bien les phénomènes que l’on prétend étudier… Mais, cela semble nécessiter une compréhension un peu plus fine des outils fréquentiels que celle qu’ont les scientifiques.

    Pour moi, cela tient aussi beaucoup au fait que les mathématiciens et les physiciens ne se comprennent pas suffisamment, qu’ils ne partagent pas une base commune suffisamment large : pas assez de lien avec l’application en physique pour les mathématiciens, pas assez de rigueur même chez les physiciens théoriciens. Et c’est aggravé par le cloisonnement, dans chacune de ces deux disciplines, en petites niches où les gens sont tellement hyper-spécialisés qu’ils sont incapables de discuter avec des aliens appartenant à une autre niche, voire même qu’ils en viennent à refuser de discuter avec des aliens.

    Et, mon problème (?), c’est que je ne reste pas dans une de ces petites niches mais que j’essaye d’en sortir et d’aller de niches en niches. Mais, entre les niches, je n’ai trouvé personne pour l’instant avec qui discuter, pied à pied, de mes propositions. Ce soucis est probablement amplifié par le fait que cela fait longtemps que les scientifiques n’ont plus ne serait-ce qu’une petite pratique de la philosophie, même de l’épistémologie. Et, c’est peut-être même pire dès lors que l’on entreprend de faire de la vulgarisation…

    Donc, n’y-a-t-il que la mécanique quantique que l’on ne comprendrait pas ? Peut-être que, comme je le soupçonne, notre mé-compréhension est plus importante encore et qu’elle s’étend très largement en Physique. Ce n’est pas ça qui aide à bien dormir la nuit, désolé.

    Bonne journée pour autant,
    Loran

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    Laurent
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    @loran-itchi

    @solal: Bonjour,

    De mémoire dans la vidéo de David Louapre, que j’ai vu il a un peu de temps, il n’est question que de l’approche de Copenhague pour discuter de cette expérience.

    Or, avec l’approche de la mécanique bohmienne, il semble possible d’aller beaucoup plus loin et de montrer que les particules ne passent que par une seule de deux fentes, celle du haut ou celle du bas, suivant qu’elles sont émises plutôt au-dessus ou en-dessous du centre vertical du dispositif. Par contre, suivant la hauteur dans le demi-plan vertical d’où part la particule, le point d’impact sur l’écran peut varier beaucoup avec des trajectoires, calculées et tracées, qui présentent des allures d’autant plus courbée que la hauteur de départ est proche de la limite haute dans le demi-plan. Comme c’est un peu compliqué sans schéma, le mieux est d’aller fureter sur des sites tels que celui des Gondran (https://thequantumphysics.wordpress.com/).

    L’explication proposée pour expliquer les trajectoires un peu ondulées serait l’influence d’un potentiel quantique qui viendrait s’insérer dans une équation dérivant le mouvement de la particule grâce à l’action, équation d’Hamilton-Jacobi. Grâce à ce potentiel quantique, l’onde ou la fonction d’onde guiderait la particule dans son mouvement, d’où le lien avec le nom de théorie de l’onde pilote.

    Et, d’après cette proposition, la fonction d’onde quantique aurait pour module la racine carré de la densité de probabilité de présence, et, comme phase le gradient de l’action de la particule divisée par la constante réduite de Planck.

    Donc, il existe au moins une description ou proposition alternative dans laquelle la particule ne passe jamais par les deux fentes en même temps.

    Mais, il faut savoir que cette proposition alternative n’a pas les faveurs de la majorité de la communauté quantique.

    Dans ma proposition personnelle, j’ai vu apparaître un lien possible entre la re-formulation de la fonction d’onde que je propose et la définition utilisée par Bohm, mais, si cette proposition (avant introduction d’une correction) permet de relier aussi la description classique quantique orthodoxe par une équation de Schrödinger à une équation d’Hamilton-Jacobi pour l’action, elle nécessite de satisfaire des conditions supplémentaires à satisfaire pour la densité de probabilité de présence pour pouvoir écrire la fonction d’onde sous la forme nécessaire dans la mécanique bohmienne. Et, cette condition de raccordement entre ces deux approches, supposées irréconciliables pour beaucoup de physiciens quantiques, conduit à l’élimination du potentiel quantique, dit de Bohm, et à retomber sur l’équation d’Hamilton-Jacobi classique, équation qui correspond à une formulation classique alternative, connue, des équations d’Euler-Lagrange obtenues à partir du lagrangien du système, du lagrangien et de leur lien avec l’action.

    Pour simplifier un peu ces choses, je ferai le parallèle avec l’acoustique où on peut lire que les phénomènes sont ondulatoires car on peut observer des interférences pour la pression, phénomènes considérés comme ne pouvant pas faire l’objet d’une description corpusculaire.

    Sauf que la pression ne constitue qu’une seule des grandeurs constituant les phénomènes acoustiques et que c’est quasiment la seule à laquelle on accède plus ou moins directement par la mesure. C’est aussi par au minimum deux mesures de pression que l’on détermine, connaissant la distance séparant les deux capteurs de pression, la vitesse de propagation du son ou célérité du son ou encore vitesse de propagation du son. Mais, ce faisant, on mesure un temps de vol qui sert à diviser une distance connue, donc à calculer une vitesse moyenne pour qu’une surpression (ou une dépression) « passe » du premier capteur au second capteur. On ne mesure donc pas une vitesse mais on calcule une vitesse moyenne à partir d’informations sur la pression.

    Et, si on se penche sur le cas de propagation associé, il s’agit de la propagation en champ libre (ou champ lointain) d’ondes de pression. Or, en champ lointain, parmi les deux familles de solutions de l’équation de propagation d’ondes classique d’ordre 2, seule la famille des ondes progressives aller fait sens physiquement. Aussi, pour éliminer la famille des ondes progressives retour (censées revenir de l’infini), on introduit une condition ad hoc de non retour depuis l’infini, dite de Sommerfeld.

    Mais, si on se penche sur l’aspect mathématique des équations, cette bidouille est équivalente à l’élimination de l’opérateur de création des ondes retour et la conservation du seul opérateur de création des ondes aller dans le dalembertien. Or, dans les faits, cela revient à considérer que le problème que l’on résout est celui d’une équation de propagation d’onde d’ordre un ne faisant intervenir que la famille des solutions en ondes progressives aller.

    Ensuite, on peut constater que cette équation d’onde s’écrit exactement comme une équation de transport, fluide, à la vitesse du son pour la grandeur ondulatoire étudiée : pression en général, masse volumique sinon.

    Mais, si on remonte un petit peu jusqu’au point de départ du processus d’obtention de l’équation de propagation d’ondes acoustique d’ordre 2, on constate que l’on considère la divergence de l’équation d’Euler (vu qu’on ne prend pas en compte les pertes visqueuses) à laquelle on retranche la dérivée temporelle de l’équation de conservation de la masse.

    Et, si on s’intéresse à l’équation de conservation de la masse, on peut trouver les conditions à satisfaire pour qu’elle puisse être approchée par une équation de transport, fluide, à la vitesse du son pour la grandeur « ondulatoire » étudiée : pression en général, masse volumique sinon !

    Du coup, on aboutit au constat que l’on peut faire émerger une approximation de l’équation de conservation de la masse qui s’écrit comme l’équation de propagation d’ondes progressives aller. On peut donc selon moi, avoir un comportement local de l’air, en champ lointain, qui est partiellement décrit par une équation dont l’approximation locale s’écrit ou plutôt peut s’interpréter comme une équation de propagation d’onde.

    Il reste à avaler le fait que les mesures de la vitesse du son sont compatibles avec l’hypothèse que les particules fluides étudiées se déplacent en champ lointain à la vitesse que l’on nomme célérité du son, donc qu’elle sont soniques…

    En fait, comme on ne procède qu’à des mesures de pression, on ne recueille aucune information sur la vitesse des particules fluides parvenant jusqu’à chacun des capteurs de pression, donc aucune preuve contre l’hypothèse que les particules fluides soient soniques alors que, dans l’approche orthodoxe de l’acoustique, on suppose qu’elles se déplacent à une vitesse négligeables voire même qu’elles ont une vitesse quasi nulle, ce qui conduit à travailler sur des versions linéarisées des équations fluides de départ, en ajoutant en plus l’hypothèse, limitatrice, que l’on a affaire à des perturbations acoustiques d’un état moyen.

    Il reste à trouver des arguments pour trancher entre la proposition classique supposant que l’acoustique ce sont des ondes sonores et la proposition alternative supposant que ce sont des écoulements d’air soniques avec des variations temporelles suffisamment puissantes et rapides pour générer une sensation sonore si on place une oreille sur place.

    Je ne donnerai pas les détails mais l’exploitation de l’autre équation de départ, l’équation d’Euler non linéarisée, ainsi que la mise en évidence de bidouilles mathématiques potentiellement non valides mathématiquement, me conduisent à proposer que la solution faisant physiquement sens est un écoulement sonique qui peut donner l’impression, en champ lointain, qu’on a affaire à des ondes dès lors que l’on se limite à la collecte de signaux de pression. De plus, il y a moins de deux semaines, je suis tombé sur un article (PHYSICAL REVIEW LETTERS 122, 08450, 2019) dont le titre est « Gravitational Mass Carried by Sound Waves »… ce qui est compatible avec ma proposition d’écoulements d’air soniques mais ne l’est pas avec l’hypothèse d’ondes sonores associées à l’absence d’un transfert de masse.

    De manière synthétique, cela signifie qu’une partie de la description corpusculaire fluide peut donner lieu à une approximation locale correspondant avec une interprétation ondulatoire. Donc qu’avec des phénomènes corpusculaires on peut conclure à une nature ondulatoire en se basant sur la seule grandeur quasiment mesurable, la pression. Mais, la pression n’est qu’une partie, qu’une fraction des phénomènes physiques à l’œuvre.

    Pour aller plus loin, on a un processus analogue pour dériver l’équation de propagation d’ondes à partir des équations de Maxwell. Et, si on ne travaille pas avec les champs électriques et magnétiques, mais avec les potentiels scalaire et vectoriels électromagnétiques, on met en œuvre aussi des bidouilles mathématiques discutables et, en plus, on n’obtient in fine des équations d’ondes que si on utilise la bonne jauge, la jauge de Lorenz. Et, sinon, l’équation de conservation de la charge électrique a la même forme que l’équation de conservation de la masse en mécanique des fluides ou que l’équation de conservation de la densité de probabilité en mécanique quantique… On peut donc envisager aussi que les phénomènes accessibles par la mesure nous apparaissent comme ondulatoires.

    Pour la mécanique quantique, j’aboutis aussi à un rejet d’une nature ondulatoire des phénomènes au profit d’une nature « corpusculaire » mais pour des raisons un peu différentes.

    Je mets des guillemets car, comme dans le cas de la mécanique des fluides, les descriptions corpusculaires reposent sur l’hypothèse d’un objet, le corpuscule ou la particule (particule fluide en mécanique des fluides), qui est censé être ponctuel et doté de propriétés physiques telles que, dans le cas « quantique », une masse, une vitesse, une quantité de mouvement, une énergie totale, une énergie mécanique, une énergie potentielle, … Donc je parle d’une description « corpusculaire » là où il serait probablement plus juste de parler de description mettant en jeu des « particules » ou objets ponctuels comme brique élémentaire.

    Pour la mécanique des fluides, la « particule fluide » correspond à un volume de l’ordre de quelques dizaines de micromètres censé renfermer toujours le même nombre gigantesque d’atomes ou de molécules (6,02 10^24 atomes pour 22,4 L dans le cas d’une mole de gaz parfait sous les conditions normales de température et de pression) d’air, donc avoir la même masse mais avec un volume minuscule variant en fonction de la pression. Comme cela fait bizarre de parler de volume variable pour un objet que l’on suppose ponctuel, on utilise plutôt la masse volumique que la masse et le volume. Et, on dote aussi cet objet ponctuel notamment d’une pression, d’une température, d’une position, d’une vitesse, d’une quantité de mouvement ainsi que d’une capacité à générer des pertes visqueuses, source d’irréversibilité qui n’existe pas à l’échelle microscopique des atomes ou des molécules, mais, qu’il faut introduire à l’échelle intermédiaire (mésoscopique) entre l’échelle microscopique et l’échelle macroscopique.

    Bref, avant de se « foutre sur la gueule’, il convient de se rappeler que l’on ne manipule que des modèles qui ne valent que pour les conclusions que l’on peut en tirer dès lors qu’elles sont en accord avec les données expérimentales collectées.

    Tout ça pour inviter à la prudence avant de déclarer que l’expérience des fentes d’Young est une preuve irréfutable d’une manifestation ondulatoire des objets quantiques.

    Affaire à suivre donc,
    Loran

    julien
    Participant
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    @bluemango

    Petite contribution

    vidéo sur youtube :

    Alain Aspect – Le photon onde ou particule ? L’étrangeté quantique mise en lumière

    ou plus en détail sur ce site plein d’infos sur différents domaines :

    http://www.coursera.org

    http://www.coursera.org/learn/quantum-optics-single-photon

    Adi*
    Participant
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    @adia

    Waaaa…et bien au risque de mettre les pieds dans l’plat, je m’invite quand même à la discussion, malgré mon niveau médiocre en comparaison des vôtres..Mais voilà, je n’ai pas de formation scientifique et ce qui me plaît et me passionne c’est de comprendre malgré tout certains phénomènes…du moins l’impression…et ce grâce aux vulgarisateurices …Néanmoins je me sens incapable de rentrer dans le débat étant donné que je ne manie ni les concepts ni le langage inhérents à la physique tout court…Voilà pourquoi il y a un enjeu il me semble à rendre cela lisible et digeste pour les non ou peu averti.es.Pour ma part je me penche sur la quantique depuis pas mal de temps mais cela m’en prend tt autant d’intégrer un semblant de base de compréhension….
    La vidéo postée est bien mieux que celles que j’avais vu jusque là je trouve..donc merci pour ce partage;)
    C’est pas moi qui répondrais à vos questions ;)!par contre je me fais un plaisir de vous lire…;)!et suis bien heureuse qu’il y ai cet espace proposé et n’en suis pas étonnée, c’est ce que j’espérais entre autre en débarquant tt fraichement sur le réseau….et oui c’est mon premier post!Et mon 1er réseau à proprement parlé..ça promet quelques heures de tapuscrages….
    En attendant je vais aller voir le lien de Lionel vu que je partage aussi assez son sentiment et son goût…même si on sort du champ scientifique de fait….
    A bientot de vous lire en ts cas, heureuse de ces échanges;)*

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    Nikola
    Participant
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    @nikolatx

    @Laurent-itchi

    « unidimensionnels » (1 seule dimension spatiale mais aussi 1 dimension temporelle) ou « tridimensionnels » (3 dimensions spatiales ET 1 dimension temporelle). »

    N’est-ce pas « bi- » et « quadridimensionnel » pour le coup ?
    Si je comprends bien, tu pars sur un comportement groupé des ondes en faisant un parallèle avec l’acoustique ? (je vais te relire plus tard il est 3h am là)
    Je m’intéresse à la philosophie des sciences. J’aimerai comprendre par une expérience de pensée. Ce que tu cherches à faire.

    PS: ok j’avais pas vu tes nombreux autres messages… je lirai tout ca demain.
    PS2 : @laurentjanon « en science rien n’est fixé ni définitif » Oui est non. Disons que c’est fixé et définitif jusqu’à preuve du contraire. C’est en recherche où rien n’est fixé… En science il est souvent difficile de revenir dessus car on a de bonne raison de penser que c’est vrai (expérience, temps, observation, mesures, etc.) . Mais on s’est compris.

    • Cette réponse a été modifiée le il y a 4 semaines et 1 jour par Nikola.
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    Laurent
    Participant
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    @loran-itchi

    @adia: Bonjour,

    C’est vrai que pour le moment tout ce que j’ai écrit n’est pas accessible si on n’a pas quelques connaissances solides en mécanique quantique (notamment dans la manipulation des équations), et, que je ne peux pas aborder certains détails pour le moment tant que je n’ai pas essayé de soumettre mes textes à une revue scientifique.

    Sauf que je suis bloqué, vraiment, par deux choses différentes.

    D’abord mon con « co-auteur » ne parvient pas à me faire des retours, en temps normal, de manière rapide car il a tendance à se noyer dans un verre d’eau, mais, là où j’enseigne c’est presque le seul interlocuteur possible que je puisse avoir car il enseigne l’électronique et qu’il a un Doctorat d’électronique. Depuis l’été 2019, oui 2019, où je lui ai envoyé le premier texte, il a fallu que je fâche fin février 2020 et que je le menace de ne pas l’associer aux articles pour avoir des premiers retours, premiers retours qui ne correspondaient qu’à des corrections de forme. Et, sur ça, on a pris le premier confinement qui s’est traduit pour lui comme pour moi par des cours supplémentaires ou avancés de 6 mois car nos étudiants ne pouvaient pas aller dans les studios, les salles de montage ou sur les tournages prévus à cette période de l’année.

    A la place, ils ont « bouffé » des cours de traitement du signal, une initiation à la programmation Python appliquée à l’audio, de l’électronique (mon collègue) et un peu de technique audio (un troisième collègue). Pour moi, cela s’est traduit par la préparation et la création en temps réel de cours pour l’occasion (cours sur Python) et l’adaptation aussi en urgence de support de cours à l’utilisation de la visio-conférence dans des conditions de bricolage et d’improvisation technique assez folles. Je me suis retrouvé à concevoir ou adapter un demi-service d’enseignement annuel entre le début avril et la fin juin, ce qui ne m’a pas laissé de temps pour reprendre le travail sur le texte de mécanique quantique.

    J’ai repris ce travail début juillet, et j’ai poussé un peu plus loin ce que j’avais proposé dans le premier texte de l’été 2019. J’ai envoyé le nouveau texte à mon collègue et je n’ai eu des retours qu’au début de l’automne. J’ai intégré ces mini corrections dans la foulée et on a commencé à discuter et chercher où publier le contenu de ce premier (long) texte. En cherchant les revues possibles, on en a conclu qu’il faudrait procéder à une publication par parties du texte que je proposais. J’ai donc entrepris de découper le premier texte en 3 textes plus courts destinés à constituer 3 articles différentes pendant les vacances de Noël. Et, à la fin de la première semaine de janvier, j’ai envoyé les deux premiers textes quasi finalisés à mon collègue.

    J’attends depuis ces retours et, pour ne pas perdre trop de temps, j’ai finalisé ses deux premiers textes qui ne nécessitent plus, en dehors de quelques modifications de forme, éventuelles, qu’une traduction en anglais (à faire réaliser par des traducteurs professionnels pour ne pas perdre la précision que j’ai apporté lors de la rédaction et que je ne suis pas sûr de pouvoir conserver cette précision si je traduis moi-même ces textes). Sauf que mon collègue se retrouve dans le tourbillon d’une procédure de demande de divorce après que sa femme ait abandonné le domicile conjugal, demande qu’il n’a pas vu venir, qu’il ne comprend pas et qui l’a plongé dans une phase dépressionnaire forte. Il n’a pas encore intégré le fait que sa femme a tourné la page, il peine à dispenser ses cours et, après avoir passé du temps dans sa cave à pleurer pendant des heures, il est passé à une phase où il regarde son ordinateur le regarder la plupart du temps. J’attends donc qu’il se refasse une petite santé car je ne conçois pas de le laisser tomber et de lui dire que je continue sans lui, même si jusqu’à présent ses contributions ont été très très superficielles. A minima, je considère qu’il m’a aidé quand même au travers du travail que j’ai fait pour lui expliquer certaines des choses. Et, de toute façon, je tiens à respecter l’engagement de l’associer que je lui ai fait quand, après des menaces en février 2019 de ne pas l’associer si je n’avais pas ne serait-ce qu’un petit retour, il a fini par me proposer quelques corrections de forme.

    Donc c’est la première chose qui me bloque pour le moment et je ne sais pas quand il sera en mesure de se replonger dans ce travail. Du coup, plutôt que de ronger mon frein, je travaille sur les extensions de cette recherche et sur la rédaction du troisième court texte qui constituera un troisième article à faire traduire puis à soumettre.

    Sinon, la deuxième chose qui me bloque c’est que je n’ai pas le début du premier euro du budget nécessaire pour financer les traductions puis les frais de publication. C’est sur ces aspects aussi que je devais travailler avec mon collègue en essayant d’aller arracher des sous à notre directeur.

    Je sais que je n’aurai rien du côté du laboratoire où je suis rattaché pour le moment car c’est un truc d’esthétique et d’arts plastiques, donc sans argent, où je fais figure de véritable ovni. Mais, depuis que j’ai bouclé mes cours pour l’année 202/2021, il y a peu, je me suis mis en recherche d’un point de chute plus en rapport avec ce que je fais après avoir obtenu le feu vert du directeur de l’école où je suis affecté comme enseignant-chercheur pour la partie enseignement.

    Je suis actuellement sur deux pistes de rattachement mais la pandémie retarde et complique les choses car les gens sont débordés, eux aussi, et je dois attendre d’être vacciné pour avoir le droit d’aller visiter les instituts que j’ai contactés.

    Et, rien ne garantit que l’on accepte de me rattacher à ces instituts même si on a bien accroché avec un chercheur d’un de ces deux instituts et qu’un partenariat de recherche entre son institut et mon école, qui s’établirait sur la base d’applications médicales d’un des outils d’analyse que j’ai développé, est en cours de discussion officiellement.

    J’ai communiqué mon lourd CV d’enseignant-chercheur (qui retrace tout ce sur quoi j’ai travaillé depuis mon DEA en 1995) et j’attends de savoir si ma candidature pour un rattachement les intéresse.

    Donc, tant que je n’ai pas réussi à dénouer ces nœuds, je ne peux pas soumettre mes textes et je ne peux pas non plus donner trop de détails…

    Mais, sitôt que j’aurai des retours sur l’acceptation ou non de ces textes, je travaillerai à la conception de vidéos pour expliquer en détails ma proposition. Et, j’ai prévu de créer deux jeux de vidéos : une première série de vidéos à destination des gens ayant le bagage mathématique et scientifique ; une seconde série aussi accessible que possible à un public de personnes intéressées mais n’ayant pas ce bagage.

    J’ai donc entendu et intégré la demande d’un contenu moins inadapté, mais, cela va prendre pas mal de temps…

    Loran

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    Ima
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    @ter

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    • Cette réponse a été modifiée le il y a 3 semaines et 4 jours par Ima. Raison: comm éphémère
    Laurent
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    @loran-itchi

    @nikolatx

    « N’est-ce pas « bi- » et « quadridimensionnel » pour le coup ? »

    Oui, tout-à-fait.

    Et, il faut absolument conserver le caractère spatio-temporel quand on cherche une description purement fréquentielle des phénomènes.

    Si je prends le cas « 1D » qui est, en fait, bidimensionnel, je peux dire que les phénomènes quelconques « 1D » (c’est le vocabulaire inadapté et trompeur utilisé pour le moment), sont des fonctions de deux variables indépendantes : le temps noté t et la variable spatiale pertinente notée r. Donc, pour la pression, sous ces hypothèses, on notera en Physique que p = p(r,t).

    C’est une « hérésie » du point de vue mathématique et il faudrait plutôt écrire quelque chose du style p=f(r,t) mais c’est une notation courante en Physique qui signifie de manière résumée « la pression p est une fonction des variables r et t ». Donc, je vais continuer avec cette notation faisant se dresser, potentiellement, les cheveux sur la tête d’un mathématicien.

    D’ailleurs, cela signifie que les phénomènes physiques étudiés peuvent être simplement décrits dans un repère où le premier axe coïncide avec la direction selon laquelle on note une variation des phénomènes. Par exemple, mais ce ne sont plus des phénomènes « 1D » quelconques (cf. plus bas), on peut proposer des ondes planes se propageant selon une direction identifiée et choisie comme premier axe. Dans ce cas, on peut oublier les deux autres axes et choisir de travailler uniquement selon le premier axe du repère ainsi que le temps. D’où des phénomènes de pression obéissant à p=p(r,t).

    Donc, si on veut décrire de manière purement fréquentielle, des phénomènes de pression « 1D » quelconques, il faut introduire deux variables fréquentielles : une première pour remplacer la coordonnée spatiale r, une seconde pour remplacer la coordonnée temporelle t. Si on choisit la pulsation w pour remplacer le temps t et le nombre d’onde k (projection du vecteur d’onde sur le premier axe du repère local), on va donc passer de la description spatio-fréquentielle des phénomènes par p(r,t) à celle fréquentio-fréquentielle par P(k, w) où j’ai choisi d’utiliser un p majuscule pour bien faire la distinction entre les deux descriptions : lettres minuscules pour la description spatio-temporelle dans le plan (r,t) ; lettres majuscules pour la description fréquentielle dans le plan (k,w).

    Or, pour passer de p(r,t) à P(k, w), il faut utiliser une bi-transformée de Fourier constituée (l’ordre étant indifférent) d’une transformée de Fourier temporelle puis d’une transformée de Fourier spatiale. Ce qui fait intervenir deux intégrations de moins l’infini à plus l’infini dans le cas des phénomènes les plus quelconques : une intégration sur tous les temps et une intégration sur tous les points constituant le premier axe. Et, cela pose la question de disposer, en théorie, des valeurs de p(r,t) pour tous les temps t et toutes les positions r pour envisager de calculer n’importe quelle valeur de P(k,w)…

    Mais, dans la définition des paquets d’ondes que l’on trouve principalement utilisée en mécanique quantique, il y a, pour moi, une erreur énorme.

    J’imagine que par « Si je comprends bien, tu pars sur un comportement groupé des ondes en faisant un parallèle avec l’acoustique ? (je vais te relire plus tard il est 3h am là) » tu fais référence aussi à ce je/on nomme paquets d’ondes, soit un cas particulier où on aurait uniquement des fréquences localisées dans un intervalle limité qui interviendrait dans la description des phénomènes. Si ce n’est pas ce à quoi tu penses, fais-le moi savoir avec quelques détails en plus afin d’être sûrs de parler de la même chose.

    Pour moi, le cas des paquets d’onde correspond à un cas particulier de la description purement fréquentielle par P(k,w), celui où les phénomènes ne sont plus complètement quelconques mais régis par une contrainte supplémentaire se traduisant par l’écriture d’une équation d’onde liant les dérivées partielles temporelles et spatiales de p(r,t).

    Donc, pour moi, il faut :
    – partir de la définition ou re-synthèse de p(r,t) à partir de tous les P(k,w), ce qui correspond à l’écriture de la bi-transformée de Fourier spatio-temporelle inverse ;
    – introduire la contrainte supplémentaire correspondant à l’hypothèse que les phénomènes sont des ondes dans cette re-synthèse, contrainte qui se traduit pour le couple (k,w) parce qu’on appelle une relation de dispersion, correspondant à la traduction dans le plan (k,w) de l’équation d’ondes, soit donc à la contrainte restant quand on détermine la bi-transformée de Fourier de l’équation d’onde ;
    – simplifier les expressions (élimination de l’intégration sur la variable fréquentielle que l’on ne veut pas conserver) pour obtenir l’expression, mathématiquement et physiquement valide pour moi, du paquet d’onde.

    Or, dans la littérature, le paquet d’onde est construit comme la superposition d’ondes monochromatiques en justifiant ça par l’idée de superposition associée au caractère linéaire des équations quantiques.

    Sauf que :
    1. On construit un objet généralisant l’onde monochromatique à partir d’un cas particulier de superposition d’onde monochromatique, celui où il n’y a qu’une seule onde monochromatique, donc on part du particulier pour remonter à un cas plus général, ce qui me pose un premier problème.

    2. L’onde monochromatique, correspond au cas particulier de la définition du paquet d’onde, lui-même cas particulier de la re-synthèse par bi-transformée de Fourier spatio-temporelle inverse obtenue en réduisant l’intégration sur tout le plan bi-fréquentiel (k, w) à ce qui se passe uniquement le long de la restriction de (k,w) définie par la relation de dispersion (restriction du plan complet à une droite unique dans (k,w) pour le cas des ondes planes progressives aller par exemple).

    3. Cela signifie, pour moi, que l’on obtient l’expression valide de l’onde monochromatique en réduisant le paquet d’ondes, re-synthèse déjà réduite à la seule intégration pour la partie du plan (k,w) associée à la relation de dispersion (une droite par exemple dans le cas des ondes planes progressives aller), au cas où une seule fréquence subsiste, donc à la restriction de l’intégration sur tout le plan (k,w) à celle pour un seul point (k_0, w_0).

    4. L’erreur ignorée, lors de la construction du paquet d’onde à partir de l’expression d’une onde monochromatique, tient à deux choses selon moi :
    – on ne peut pas utiliser la relation de dispersion liant k à w dans le plan spatio-temporel (r,t) car c’est une relation qui n’est valide que dans le plan (k,w) dès lors que l’on n’a plus un unique point (k_0, w_0) intervenant pour définir complètement le phénomène ;
    – le poids de chacune des ondes monochromatiques intervenant dans la définition du paquet d’ondes n’est pas une simple transformée de Fourier spatiale ou temporelle suivant que l’on choisit comme unique variable fréquentielle k ou w car il correspond, dans tous les cas (phénomènes quelconques, ondes avec plusieurs couples de fréquences et de nombre d’onde, onde monochromatique) à la valeur de la bi-transformée de Fourier spatio-temporelle, donc à P(k_0, w_0) s pour chaque couple (k_0, w_0) considéré.

    En fait, on n’a pas le droit, selon moi, de partir du cas particulier de l’onde monochromatique pour reconstruire le paquet d’ondes. Pour moi, la démarche valide, d’un point de vue mathématique et physique, consiste à :
    1. partir de la re-synthèse par transformée de Fourier spatio-temporelle inverse ;
    2. introduire les simplifications associées à la première contrainte additionnelle, la relation de dispersion associée à l’hypothèse ondulatoire ;
    3. introduire les simplifications supplémentaires associées à la seconde contrainte additionnelle, selon laquelle, en fait, il n’y a qu’une seule onde, monochromatique, qui est mise en œuvre pour le phénomène étudié.

    Et, cela change beaucoup de choses ne serait-ce que si on se penche sur la question du lien avec les données expérimentales nécessaires pour déterminer le poids d’une onde monochromatique.

    Cela change aussi la donne pour la question des inégalités d’Heisenberg car on ne peut plus interpréter le paquet d’ondes comme une simple transformée de Fourier spatiale ou temporelle selon la variable fréquentielle que l’on conserve. En effet, on a une bi-transformée de Fourier qui se réduit au cas d’une seule intégration résiduelle sur LA variable fréquentielle que l’on a conservé.

    On ne peut envisager de retrouver le cas des inégalités d’Heisenberg que si l’on peut, en revenant à la re-synthèse avec la double intégration spatiale et temporelle, donc supposer que les phénomènes sont stationnaires et que les variations spatiales et temporelles sont découplées. Auquel cas, l’intégration double se transforme en un produit d’une transformée de Fourier purement spatiale par une transformée de Fourier purement temporelle. et, seulement dans ce cas, on peut utiliser le défaut de localisation inhérent à la construction de la transformée de Fourier se traduisant par l’impossibilité d’être à la fois précis en temps (respectivement en x) et en fréquence (respectivement en k)…

    En fait, c’est encore pire dans le cas où on ne peut pas supposer que les phénomènes étudiés sont « 1D » (dépendants de r et t) et que l’on doit se résigner à prendre en compte qu’ils sont « 3D » (dépendant par exemple des 3 coordonnées spatiales x, y et z ET du temps t). Dans ce cas, on a affaire à des quadri-transformées de Fourier spatio-temporelles qui font intervenir, dans la définition pour des phénomènes « 3D » quelconques », 4 intégrations allant de moins l’infini à plus l’infini… Cela signifie qu’il faut connaître, en théorie, les phénomènes pour tous les points de l’espace-temps (Si, si..) pour calculer une des valeurs de la quadri-transformée de Fourier pour un couple (vecteur d’onde, pulsation) donné.

    Et, dans ce que je vois apparaître dans ma proposition, la situation est encore pire s’agissant de l’établissement des inégalités d’Heisenberg car on est au moins en dimension 4 avec 4 intégrations pour un système simple, beaucoup beaucoup plus dans le cas de l’étude d’un atome. Mais, a priori, ce n’est pas gênant car la fonction d’onde doit être redéfinie et cette redéfinition conduit à constater que si on peut encore proposer des inégalités d’Heisenberg, elles ne concernent pas du tout les aspects « corpusculaires » des « particules » constituant le système étudié.

    Donc, plus de problème, a priori si ma proposition se révélait juste au final, ce que devront décider mes « pairs » idéalement, car la description quantique ne concernerait pas alors les questions de position, de vitesse ou de quantité de mouvement notamment. Et, ce n’est pas la seule « bizarrerie » quantique qui disparait avec cette proposition.

    Mais, pour l’instant, je ne peux pas donner plus de détails et juste vous inviter à attendre un certain temps (cf. raisons exposéee plus haut plus le temps pour que mes « pairs » décident quoi faire de cette proposition). Je peux juste indiquer que je donnerai les détails à la fois sous forme écrite (article accepté ou pas) et sous formes de vidéos dès que ce sera possible.

    Désolé pour le « teasing »,
    Loran

    Laurent
    Participant
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    @loran-itchi

    Au besoin, j’ai déjà publié en ligne des textes en français qui développent la discussion sur les paquets d’onde donc je pourrais donner un lien vers leur localisation sur internet. Ces textes sont en ligne depuis 2015 (correction de coquilles résiduelles en 2016)

    Ces textes ne donnent cependant qu’une maigre aperçu de ce sur quoi je suis parti au final mais il fallait que je prenne date pour des raisons administratives. Et, ils n’ont pas été soumis au « pair reviewing » donc on/vous pouvez tout-à-fait considérer qu’il s’agit de spéculations intellectuelles, si ce n’est qu’elles s’appuient sur des éléments mathématiques et physiques détaillés, qui peuvent faire l’objet d’une critique argumentée.

    J’y évoque aussi la question du lien aux données expérimentales nécessaires pour mettre en œuvre ces approches fréquentielles si les phénomènes sont effectivement de nature ondulatoires, et, du paradoxe que l’on peut mettre en évidence si on compare à ce qui ce fait du point de vue expérimental qui n’est pas du tout compatible, pour moi, avec l’hypothèse que les phénomènes seraient des ondes. Constat qui pourrait être retrouvé dans d’autres cas que l’acoustique et la mécanique quantique…

    Ce n’est qu’à la mi-janvier que j’ai trouvé, en préparant l’adaptation de mon cours d’acoustique à un enseignement par vision, que j’ai trouvé comment résoudre ce paradoxe et réconcilier la description théorique et la pratique expérimentale. Mais, cela conduit à une proposition encore plus radicale que celle de jeter les ondes, et pas seulement en acoustique !

    Sur ce je vais aller au ravitaillement pour avoir quelque chose à manger et à petit-déjeuner !
    Loran

    Michaël
    Participant
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    @micky38fr

    @ter, je ne parlais pas d’indéterminisme, mais de dualité onde-corpuscule.
    Mon analogie avait pour but de faire remarquer que l’image que l’on se fait, découle d’un modèle, qui est une représentation d’une réalité, basé sur nos observations et nos expériences, mais souvent limité à un domaine d’application bien précis.
    Suivant les conditions d’expérience, nous pouvons parfois percevoir le photon comme une onde et parfois comme un corpuscule, mais le photon est probablement autre chose, quelque chose que nous percevons comme une dualité, par le fait de points de vue différents.


    @loran-itchi
    , je ne débattrait malheureusement pas avec toi, je n’ai pas le niveau, mais sache que je te lis avec plaisir, même si je ne clique pas sur le petit cœur. 😉

    Ima
    Participant
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    @ter

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    • Cette réponse a été modifiée le il y a 3 semaines et 4 jours par Ima. Raison: comm éphémère
    Laurent
    Participant
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    @loran-itchi

    @micky38fr : Comme l’a dit Albert Eistein, « Seule la théorie décide que l’on peut observer ».

    Donc, je suis d’accord avec le fait que l’on ne manipule que des modèles en Physique, mais, je ne suis pas sûr que ce soit effectivement l’expérience qui décide en pratique du modèle car, comme le suggère Albert Einstein, on conçoit l’expérience pour vérifier une hypothèse théorique.

    Or, cela peut conduire à ne pas regarder les phénomènes de manière exhaustive mais plutôt là où on pense qu’ils se trouvent. Je pense que c’est une erreur très commune en acoustique dès lors qu’on se rapproche des sources voire que l’on se place dans les sources (cas des instruments à vent). Pour les mesures que j’ai pu mener sur les phénomènes à l’intérieur d’un harmonica diatonique, j’ai utilisé un système d’acquisition qui descend quasiment à 0 Hz là où les autres utilisent des systèmes le plus souvent avec un filtrage passe-haut avec une fréquence de coupure supérieure à 100 Hz, ce qu’ils justifient en mettant en avant le fait que les fréquences fondamentales des notes sur les instruments étudiés sont supérieures à 200 Hz et que filtrer par un passe-haut au-dessus de 100 Hz permet de limiter la pollution par le 50 Hz de l’alimentation électrique et de sa première harmonique.

    Sauf que dans le cas de l’harmonica diatonique la quasi-totalité de l’énergie est concentrée entre 0 et 30 Hz, alors, que les fréquence fondamentales des notes jouables étaient supérieures à 380 Hz… Donc, si je n’avais pas mesuré aussi ce qui se passait en très basse fréquence, je serai passé à côté du phénomène principal et j’aurai conclu que j’avais affaire à des ondes de pression.

    J’ai détecté dans les publications de mes « pairs » en acoustique des instruments à vent plusieurs indices en faveur de l’hypothèse qu’il se passe quelque chose d’analogue dans les autres instruments à vent, tels que des petites composantes continues qualifiées d' »offset de mesure » par ces « pairs ». Mais, si on a un signal qui concentre quasi exclusivement l’énergie sous les 30 Hz, avec un tout petit peu d’énergie dans la gamme des fréquences associées aux fondamentaux et aux harmoniques, et qu’on filtre ce signal par un filtre passe-haut avec une fréquence de coupure supérieure à 100 Hz, on obtient un signal avec une petite composante continue. Pourquoi ? Parce que les filtres passe-haut utilisés ne suppriment pas le contenu spectral sous la fréquence de coupure mais les atténuent fortement…

    Maintenant, combien de situations analogues où on ne mesure que le bruit, l’écume des phénomènes des phénomènes que l’on souhaite étudier parce que l’on ne regarde que là où la théorie utilisée prévoit que l’on trouve les informations ?

    Donc, attention, l’expérience n’est pas une garantie ultime sauf si on teste de manière plus large, voire de manière systématique toute la gamme des possibles et des impossibles d’après la théorie.

    Du coup, chaque fois que je dois faire une mesure, j’essaye de tester toutes les fréquences entre 0 Hz (idéalement) jusqu’à une fréquence inférieure mais proche de la fréquence de Nyquist (moitié de la fréquence d’échantillonnage).

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