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<pstyle="font-size:75%;text-align: center;">Naissance du concept d'onde</p>
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#### Naissance du concept d'onde
#### Nacimiento del concepto de onda
* Chacun de nous a déjà lancé un ballon, ou jeté un cailloux. À chaque instant ces
objets occupent une position bien définie dans l'espace et suivent une trajectoire
que nos yeux peuvent suivre. Cette expérience sensible est à la base de notre concept
intuitif de corps matériels, objets bien définis, d'extension limité dans l'espace,
et qui se déplacent selon les lois de la physique.
* Cada uno de nosotros ha lanzado un globo o arrojado una piedra. En cada instante, estos objetos ocupan una posición bien definida en el espacio y siguen una trayectoria que nuestros ojos pueden seguir. Esta experiencia sensible es la base de nuestro concepto intuitivo de cuerpos materiales: objetos bien definidos, de extensión limitada en el espacio y que se desplazan según las leyes de la física.
<br>
Mais notre expérience sensible ne se limite pas à ces objets localisés. Chacun de
nous a déjà **lancé des cailloux dans l'eau** ou observé les gouttes de pluie tomber
à la surface paisible d'un étang ou d'une flaque d'eau. Leurs impacts perturbent
la surface de l'eau, créant de **petites vaguelettes circulaires** qui *se propagent*,
*se renforcent ou s'amenuisent* lorsqu'elles se croisent, et *contournent les obstacles*
rencontrés sur leur parcours.
<br>
_image gif animée à faire ou achter : pluie sur l'étang, goutelettes crééent vaguelettes
qui se superposent et interfèrent._
<br>
Ces vaguelettes sont à la **base de notre concept intuitif d'ondes mécaniques**,
perturbations d'un milieu matériel continu et étendu, qui se propagent,
peuvent interférer et être diffractées.
* Les **propriétés des ondes mécaniques**,
**propagation*
**interférences*
**diffraction* par un obstacle
**réflexion et transmission* à l'interface entre deux milieux matériels différents,
**transport d'énergie* et de quantité de mouvement, *mais pas de matière* sur de longues
distances,
**sont retrouvées sur des phénomènes plus subtils** observés dans la nature
puis décrits mathématiquement, ou bien d'abord prévus par la théorie physique
avant d'être confirmés par l'expérimentation.
Pero nuestra experiencia sensible no se limita a estos objetos localizados. Todos hemos **lanzado piedras al agua** o observado gotas de lluvia caer sobre la superficie tranquila de un estanque o un charco. Sus impactos perturban la superficie del agua, creando **pequeñas ondulaciones circulares** que *se propagan*, *se refuerzan o se debilitan* al cruzarse, y *rodean los obstáculos* que encuentran en su camino.
<br>
_Imagen GIF animada por hacer o comprar: lluvia sobre el estanque, gotitas creando ondulaciones que se superponen e interfieren._
<br>
Estas ondulaciones son la **base de nuestro concepto intuitivo de ondas mecánicas**, perturbaciones de un medio material continuo y extenso, que se propagan, pueden interferir y ser difractadas.
* Las **propiedades de las ondas mecánicas**:
**propagación*
**interferencias*
**difracción* por un obstáculo
**reflexión y transmisión* en la interfaz entre dos medios materiales diferentes,
**transporte de energía* y cantidad de movimiento, *pero no de materia* a largas distancias,
**se encuentran en fenómenos más sutiles** observados en la naturaleza y luego descritos matemáticamente, o primero previstos por la teoría física antes de ser confirmados por la experimentación.
<br>
_Représentation des phénomènes d'interférences et de diffraction._
_Representación de los fenómenos de interferencia y difracción._
<br>
#### Des ondes de différents types
#### Ondas de diferentes tipos
* Aujourd'hui, ce sont **quatre types d'ondes** qui ont été observées, depuis les *ondes mécaniques*
intuitives, jusqu'aux ondes *gravitationnelles* et les ondes *quantiques* en passant par
les ondes *électromagnétiques*. Dans l'ordre, ces ondes **correspondent à des niveaux
de réalités de plus en plus subtils**, en lien avec la vitesse de la lumière $`c`$,
et modélisés par des théories physiques aux mathématiques de plus en plus abstraites.
* Hoy en día, se han observado **cuatro tipos de ondas**, desde las *ondas mecánicas* intuitivas hasta las ondas *gravitacionales* y las ondas *cuánticas*, pasando por las ondas *electromagnéticas*. En orden, estas ondas **corresponden a niveles de realidad cada vez más sutiles**, relacionadas con la velocidad de la luz $`c`$, y modeladas por teorías físicas con matemáticas cada vez más abstractas.
<br>
_Quatre type d'ondes en physique, pour décrire des niveaux de réalité de plus en plus subtils et abstraits._
_Cuatro tipos de ondas en física, para describir niveles de realidad cada vez más sutiles y abstractos._
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##### **Les ondes mécaniques** *($`v \lt c`$)*
##### **Las ondas mecánicas** *($`v \lt c`$)*
*Ce sont donc **les plus connues, intuitives**, et elles sont très **faciles à observer**. Elles correspondent à une perturbation qui se propage dans un milieu matériel :
**vaguelettes* et ondulations à la surface de l'eau,
**sons* qui se propagent dans l'air,
**ondes sismiques* qui se propagent dans le sol,
**ondulations* d'un ressort ou d'une corde d'un instrument de musique.
*Son las **más conocidas e intuitivas**, y son muy **fáciles de observar**. Corresponden a una perturbación que se propaga en un medio material:
**ondulaciones* en la superficie del agua,
**sonidos* que se propagan en el aire,
**ondas sísmicas* que se propagan en el suelo,
**ondulaciones* de un resorte o una cuerda de un instrumento musical.
* Toutes **ces ondes sont matérielles**, leur vitesse de propagation $`\mathscr{v}`$ est inférieure à la vitesse de la lumière $`c`$.
* Todas **estas ondas son materiales**; su velocidad de propagación $`\mathscr{v}`$ es inferior a la velocidad de la luz $`c`$.
*Nécessitant un milieu matériel, elles *ne peuvent pas voyager dans le vide*.
*Al necesitar un medio material, *no pueden viajar en el vacío*.
* No resultan de la perturbación de un medio material, sino que *están formadas* por un **campo eléctrico** y un **campo magnético perpendiculares que se autoalimentan**.
<br>
Como no existe un medio que soporte las ondas electromagnéticas, **pueden viajar en el vacío**, incluso en el vacío interestelar.
* Estas ondas incluyen:
* las *ondas de radio*
* las *microondas*
* los *infrarrojos*
* la *luz visible*
* los *ultravioleta*
* los *rayos X*
* los *rayos gamma*
***Nuestros ojos solo perciben** una pequeña parte de este espectro: la *luz visible*.
<br>
Como **estas ondas** son **energía pura** (no tienen masa en reposo), son *mucho más abstractas*.
<br>
En todo momento, **nuestro cuerpo es atravesado** por *ondas de radio*, *ondas de televisión*, *ondas WiFi* que transportan música, imágenes, palabras de entrevistas, etc.
**Sin la tecnología**, no tendríamos *ningún conocimiento de la mayoría de estas ondas*.
* La **velocidad de las ondas electromagnéticas** es siempre *exactamente $`c = 299\,792\,458 m\,s^{-1}`$*, una constante fundamental de la naturaleza llamada *velocidad de la luz en el vacío*.
<br>
Al no depender del estado de movimiento del observador que mide esta velocidad, estas ondas **desafían nuestra intuición clásica** del mundo. Constituyen *una de las pruebas experimentales* del acoplamiento del espacio y el tiempo dentro del *espacio-tiempo*, descrito primero por la **relatividad especial** y luego por la relatividad **general**.
_Deux états de polarisation différents, rectiligne (haut) et elliptique (bas), d'une onde électromagnétique._
_Sans attendre la maîtrise du niveau Montagne, la connaissance visuelle de ces états de polarisation
te permettra de comprendre entre autre comment tu peux voir en 3 dimensions un film pourtant projeté
sur les 2 dimensions d'un écran de cinéma._
_Dos estados de polarización diferentes, lineal (arriba) y elíptica (abajo), de una onda electromagnética.
Sin necesidad de dominar el nivel Montaña, el conocimiento visual de estos estados de polarización te permitirá entender, entre otras cosas, cómo puedes ver en 3 dimensiones una película proyectada en las 2 dimensiones de una pantalla de cine._
! *Note* :
! *Nota*:
!
! Les **ondes électromagnétiques**, jusqu'à très récemment (2015), étaient la *seule source de toute notre connaissance de l'Univers* :
! Las **ondas electromagnéticas**, hasta muy recientemente (2015), eran la *única fuente de todo nuestro conocimiento del Universo*:
!
! l'astrophysique observe les ondes électromagnétiques issues du *Big Bang*, des *galaxies*, des *étoiles*,
! des *planètes*, du *milieu interstellaire*.
! La astrofísica observa las ondas electromagnéticas provenientes del *Big Bang*, de las *galaxias*, de las *estrellas*, de los *planetas* y del *medio interestelar*.
* Contrairement aux ondes électromagnétiques qui voyagent dans l'espace et le temps, les
**ondes gravitationnelles** sont *encore plus abstraites*, elles sont une
*vibration du tissu de l'espace-temps lui-même*.
* A diferencia de las ondas electromagnéticas, que viajan en el espacio y el tiempo, las **ondas gravitacionales** son *aún más abstractas*: son una *vibración del tejido del espacio-tiempo mismo*.
* L'**espace-temps** est déformé par la présence de matière (ce qui
cause la gravitation) mais, en plus, il **peut vibrer** lors du *passage d'ondes gravitationnelles*
produites lors d'évènements violents dans l'univers.
* El **espacio-tiempo** se deforma por la presencia de materia (lo que causa la gravedad), pero además **puede vibrar** durante el *paso de ondas gravitacionales* producidas por eventos violentos en el universo.
<br>
Nos sens ne peuvent absolument pas percevoir ces ondes.
Nuestros sentidos no pueden percibir estas ondas en absoluto.
* Décrites par la relativité générale, elles **voyagent***à la vitesse de la lumière $`c`$*.
* Descritas por la relatividad general, **viajan***a la velocidad de la luz $`c`$*.
! *Note*:
! *Nota*:
!
! Prédites avec la relativité générale, mais observées seulement depuis 2015, les
! **ondes gravitationnelles** sont à la **base d'une nouvelle astrophysique**,
! l'*astrophysique des ondes gravitationnelles*.
! <br>
! Elle observe les **phénomènes violents et massifs** dans l'univers :
! rotations rapides avant leur *fusion de trous noirs et étoiles à neutrons*.
! Predichas por la relatividad general, pero observadas solo desde 2015, las **ondas gravitacionales** son la **base de una nueva astrofísica**, la *astrofísica de ondas gravitacionales*.
<br>
Esta disciplina observa **fenómenos violentos y masivos** en el universo, como rotaciones rápidas antes de la *fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones*.
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##### **Les ondes quantiques** *($`v \gt c`$ dans certains cas)*
##### **Las ondas cuánticas** *($`v \gt c`$ en algunos casos)*
<br>
*A - Fonction d'onde et mesure*
*A - Función de onda y medición*
* La **fonction d'onde d'une particule** (appelée de la lettre grecque Psi notée $`\Psi`$) est gouvernée par l'équation de
Schrödinger en mécanique quantique non relativiste, ou par les équations de Klein-Gordon,
Dirac, Proca, Rarita-Schwinge (selon le spin de la particule) dans la théorie quantique
des champs (qui allie et dépasse la relativité restreinte et la mécanique quantique).
* La **función de onda de una partícula** (denotada por la letra griega Psi, $`\Psi`$) está gobernada por la ecuación de Schrödinger en mecánica cuántica no relativista, o por las ecuaciones de Klein-Gordon, Dirac, Proca y Rarita-Schwinger (según el espín de la partícula) en la teoría cuántica de campos (que combina y supera la relatividad especial y la mecánica cuántica).
* Elle n'est *pas matérielle*, et une de ses particularités est de
*comporter une partie imaginaire* qui joue un rôle fondamental.
* No es *material*, y una de sus particularidades es *incluir una parte imaginaria* que juega un papel fundamental.
* Personne ne comprend encore le sens réel de cette onde.
Elle est **limitée par la vitesse de la lumière, sauf au moment d'une mesure**
(effondrement de la fonction d'onde) qui est un phénomène non-local, i.e. instantané (donc
avec v > c).
Ce **comportement non-local** est *fondamentalement aléatoire* et donc
*ne permet pas de communiquer* (sinon cela impliquerait l'existence de paradoxes temporels).
* Nadie comprende aún el significado real de esta onda.
Es **limitada por la velocidad de la luz, excepto en el momento de una medición** (colapso de la función de onda), que es un fenómeno no local, es decir, instantáneo (por lo tanto, con $v > c$).
Este **comportamiento no local** es *fundamentalmente aleatorio* y, por lo tanto, *no permite comunicarse* (de lo contrario, implicaría la existencia de paradojas temporales).
<br>
*B - Fonction d'onde et particules intriquées*
*B - Función de onda y partículas entrelazadas*
* L'**intrication quantique** correspond à un *niveau de réalité encore plus abstrait*.
<br>
Le **lien quantique entre deux particules intriquées** (qui ont interagi ensemble dans le passé) est
une connexion absolument extraordinaire qui *existe hors de l'espace et du temps*.
* El **entrelazamiento cuántico** corresponde a un *nivel de realidad aún más abstracto*.
<br>
El **vínculo cuántico entre dos partículas entrelazadas** (que interactuaron juntas en el pasado) es una conexión absolutamente extraordinaria que *existe fuera del espacio y del tiempo*.
<br>
Ce lien :
* est *indétectable* par aucune technologie connue
**ne diminue pas* avec la distance
* n'est *pas arrêté par les obstacles* quels qu'ils soient
* a un *comportement instantané*, donc *non local*.
***Fondamentalement non-local**, ce lien est à la *base de la téléportation quantique*.
<br>
Lorsque l'état d'une **particule est téléporté d'un endroit A à un endroit B**,
l'*information se propage instantanément* de A à B, et ne passe pas par l'espace physique
entre A et B (c'est pourquoi on dit que ce lien existe hors de l'espace et du temps).
<br>
La **compréhension conceptuelle de ce phénomène** est *une des grandes questions ouvertes*
de l'interprétation de la physique quantique, elle est le siège de grands débats entre les physiciens.
Este vínculo:
* es *indetectable* por cualquier tecnología conocida,
**no disminuye* con la distancia,
* no es *detenido por obstáculos* de ningún tipo,
* tiene un *comportamiento instantáneo*, por lo tanto, *no local*.
***Fundamentalmente no local**, este vínculo es la *base de la teleportación cuántica*.
<br>
Cuando el **estado de una partícula es teletransportado de un lugar A a un lugar B**, la *información se propaga instantáneamente* de A a B y no pasa por el espacio físico entre A y B (por eso se dice que este vínculo existe fuera del espacio y del tiempo).
<br>
La **comprensión conceptual de este fenómeno** es *una de las grandes preguntas abiertas* en la interpretación de la física cuántica y es objeto de grandes debates entre los físicos.
*C - Fonction d'onde et prévisions*
<br>
* La **formulation mathématique de la mécanique quantique** est
* parfaitement *bien comprise*
* parfaitement *bien vérifiée expérimentalement*
*C - Función de onda y predicciones*
C'est son interprétation conceptuelle qui est matière à controverse.
* La **formulación matemática de la mecánica cuántica** está:
* L'**action instantanée de l'intrication quantique** est *aléatoire*
et *ne permet pas de communiquer*.
<br>
Cependant, la **téléportation quantique permet de communiquer** car elle
comporte deux étapes :
* une **première étape***véhiculée par l'intrication*,
* une **deuxième étape***limitée par la vitesse de la lumière*.
Es su interpretación conceptual la que es materia de controversia.
Par conséquent, la **téléportation complète** est *limitée par la vitesse de lumière*.
* La **acción instantánea del entrelazamiento cuántico** es *aleatoria* y *no permite comunicarse*.
<br>
Sin embargo, la **teleportación cuántica permite comunicarse**, ya que incluye dos etapas:
* una **primera etapa***transportada por el entrelazamiento*,
* una **segunda etapa***limitada por la velocidad de la luz*.
Por lo tanto, la **teleportación completa** está *limitada por la velocidad de la luz*.
! *Note*:
! *Nota*:
!
! En mécanique quantique comme un théorie quantique des champs, la *fonction d'onde $`\Psi`$*
! est en fait *liée à la probabilité de présence d'une particule* dans une superposition d'états
! quantique donnée. La probabilité elle-même est proportionnelle à $`|\Psi|^2`$<br>
! En ce sens, elle *décrit la dualité onde-corpuscule*.
! En mecánica cuántica y en la teoría cuántica de campos, la *función de onda $`\Psi`$* está *relacionada con la probabilidad de presencia de una partícula* en una superposición de estados cuánticos dada. La probabilidad en sí es proporcional a $` \Psi|^2`$.
<br>
En este sentido, *describe la dualidad onda-partícula*.
!! *Pour aller au-delà*:
!! *Para ir más allá*:
!!
!! Le cadre de la théorie quantique des champs, qui allie et dépasse la relativité restreinte
!! et la mécanique quantique non relativiste, a connu de nombreux succès, citons entre autre
!! la prédiction précédant la découverte de plusieurs particules telles que le quark top (1995) et le boson de Higgs (2011).
!! El marco de la teoría cuántica de campos, que combina y supera la relatividad especial y la mecánica cuántica no relativista, ha tenido numerosos éxitos. Entre ellos, la predicción previa al descubrimiento de varias partículas, como el quark top (1995) y el bosón de Higgs (2011).
!!
!! Il reste qu'elle n'explique pas les phénomènes prévues par la relativité générale (dilatation
!! des durées dans un champ de gravitation, trous noirs et ondes gravitationnelles, vérifiées
!! expérimentalement ou observés).
!! Sin embargo, no explica los fenómenos previstos por la relatividad general (dilatación del tiempo en un campo gravitacional, agujeros negros y ondas gravitacionales, verificados experimentalmente u observados).
!!
!! Ainsi notre compréhension de tous les phénomènes observés dans l'Univers nécessite deux théories
!! distinctes, relativité génerale et théorie quantique des champs, qui semblent
!! inconsiliables dans leurs fondements même.
!! Así, nuestra comprensión de todos los fenómenos observados en el Universo requiere dos teorías distintas: la relatividad general y la teoría cuántica de campos, que parecen inconciliables en sus fundamentos.
!!
!! Les physiciens poursuivent la recherche d'un principe unique, qui donnerait une théorie physique
!! unique, dont la relativité générale et la théorie quantique des champs ne seraient que des approximations,
!! et qui décrirait et prédirait statistiquement l'ensemble des phénomènes à toutes les échelles de la Nature.
!! Los físicos continúan buscando un principio único que dé lugar a una teoría física unificada, de la cual la relatividad general y la teoría cuántica de campos serían solo aproximaciones, y que describiría y predeciría estadísticamente todos los fenómenos en todas las escalas de la Naturaleza.
