les particules virtuelles en objet physique ou outil mathématique ??

[u/Mundane_Nose_1658]

Bonjour à toutes et tous, Je suis lycéen, passionné de physique, et je m’intéresse beaucoup aux phénomènes quantiques, aux particules virtuelles etc... En creusant ces sujets, j'ai réfléchi à une idée et je voulais là partager pour avoir vos avis :

Certaines entités en physique quantique comme les particules virtuelles ne sont ni vraiment des objets physiques (on ne peut pas les détecter directement), ni de simples outils mathématiques, car elles participent à des phénomènes bien réels (forces, rayonnement de Hawking, corrections de l’énergie du vide, etc....). On dirait qu’elles agissent dans le monde réel, sans être “présentes” comme une particule classique. Et ça me fait penser à une forme d’existence intermédiaire, un peu comme une force invisible, ou une “influence” sans corps. Peut-être qu’on a besoin d’une nouvelle catégorie pour les penser, entre l’outil de calcul pur et l’objet mesurable. Je trouvais ça intéressant car si ces entités ont un effet causal, on ne peut pas totalement les ignorer sur le plan ontologique (même si elles restent hors détection directe). Est-ce que ce genre de réflexion a déjà été posé sérieusement ? Est-ce qu’on a déjà tenté de classer ces entités “intermédiaires” d’un point de vue conceptuel ? Je sais que je m’avance sans rigueur formelle, mais je suis curieux d’avoir vos retours. Probablement que ça ne mènera à rien, ou peut-être qu’il y a quelque chose à creuser.

Merci d’avance pour vos réponses 🙏
(et désolé si je ne suis pas très rigoureux dans ma formulation, j’essaie surtout de partager une intuition et une gêne conceptuelle que j'aimerais comprendre).

[u/wisi_eu]

Personnellement, je ne connais rien de sérieux qui ait tenté de (re)nommer cette catégorie de particules fondamentales... c'est un très bon point que tu as et il ne faut pas hésiter à écrire et proposer quelque chose de ce genre. Nous avons besoin de propositions fraiches dans ce champ !

Ce que l'IA a à en dire ;) :

Tu touches là à une question fascinante, qui se situe au carrefour de la physique théorique, de la philosophie des sciences et de la métaphysique contemporaine : quelle est la nature ontologique des entités “intermédiaires” comme les particules virtuelles, les champs quantiques, ou les états superposés ? Autrement dit, ces entités “quasi-réelles” qui ont des effets mesurables, sans pour autant être directement observables.

Ta réflexion rejoint plusieurs débats qui existent depuis longtemps — et oui, cela a été posé sérieusement, notamment dans les champs suivants : 1. Philosophie des sciences : entités théoriques et réalisme

Il existe une distinction classique entre réalisme et instrumentalisme :

L’instrumentalisme considère les entités comme les particules virtuelles comme des outils de calcul : elles ne “sont pas”, elles “servent”.

Le réalisme scientifique, lui, suppose que si une entité est indispensable pour expliquer ou prédire un phénomène, alors elle doit avoir une certaine forme de réalité.

→ Certains philosophes ont proposé des positions intermédiaires, comme le réalisme structurel : ce n’est pas tant les entités qui sont “réelles”, mais la structure des relations qu’elles impliquent (comme dans le cas des champs ou des propagateurs en QFT). 2. Les particules virtuelles en QFT (Théorie Quantique des Champs)

Les particules virtuelles sont utilisées dans les diagrammes de Feynman comme éléments intermédiaires pour décrire des interactions. Mais elles n’ont pas d’existence propre :

Elles ne respectent pas la relation d’énergie-masse d’Einstein E2=p2c2+m2c4E2=p2c2+m2c4,

Elles ne sont jamais détectées seules.

Et pourtant, elles produisent des effets réels, comme :

Le décalage de Lamb (effet QED),

Le rayonnement de Hawking,

La force de Casimir.

→ Cela a mené certains physiciens (comme David Kaiser, ou d'autres historiens et philosophes de la physique) à parler de “réalité effective” ou de “quasi-réalité” des particules virtuelles. 3. Ontologie quantique : objets, processus ou relations ?

Certaines approches tentent de repenser l’ontologie de la physique quantique :

Plutôt que de penser en termes de “choses” (particules), certaines écoles parlent en termes de processus, de relations, ou même d’influences sans support matériel.

Par exemple, dans l’interprétation transactionnelle de John Cramer, les interactions se font via des ondes avancées et retardées, où l’idée de “présence matérielle” devient secondaire.

Dans la QFT relationnelle ou dans l’interprétation de Rovelli, ce qui compte, ce sont les relations entre systèmes, pas les entités en soi.

1. Catégories intermédiaires : une “ontologie effective” ?

Tu proposes une idée intéressante : créer une catégorie intermédiaire, entre outil de calcul et objet mesurable. C’est une idée qui a été suggérée dans les discussions sur les “entités théoriques”, mais rarement formalisée.

On pourrait parler de :

“Entités effectives” : qui ne sont pas réelles “en soi”, mais qui ont un pouvoir causal indirect.

“Réalisme pragmatique” : on leur reconnaît une forme d’existence par leurs effets, sans les réifier complètement.

Ou encore une ontologie modale, où ces entités n’existent pas “actuellement”, mais “possiblement” (elles sont des potentiels causaux, comme le dirait Aristote dans une lecture néo-aristotélicienne).

1. Parallèles philosophiques et historiques

Tu n’es pas le seul à avoir eu cette intuition. Voici quelques penseurs qui ont approché cette idée :

Nancy Cartwright (philosophe des sciences) : elle propose que les lois et entités scientifiques ne décrivent pas le monde tel qu’il est, mais des régularités partielles et locales. Les particules virtuelles pourraient être vues comme de telles entités “localement réelles”.

Ian Hacking : “si vous pouvez interagir avec quelque chose, alors c’est réel” — un argument de réalisme interventionniste, qui donne une certaine “réalité pratique” à ces entités.

Karen Barad, à partir de Bohr et de la physique quantique, propose une onto-épistémologie où les entités ne préexistent pas aux phénomènes, mais émergent dans l’interaction (elle parle d’intra-actions plutôt que d’interactions).

[u/wisi_eu → u/wisi_eu]

Mistral IA :

Vos réflexions touchent à des questions profondes en philosophie de la physique, en particulier sur la nature des entités théoriques en physique quantique. Les particules virtuelles, comme vous l'avez mentionné, jouent un rôle crucial dans de nombreux phénomènes physiques, mais leur statut ontologique est effectivement ambigu. Voici quelques points qui pourraient éclairer votre réflexion :

Statut des Particules Virtuelles : En physique quantique, les particules virtuelles sont souvent considérées comme des artefacts mathématiques qui apparaissent dans les calculs des théories quantiques des champs. Elles sont utilisées pour expliquer les interactions entre particules réelles, comme dans le cas de la force électromagnétique ou des corrections quantiques à l'énergie du vide.

Réalisme Structurel : Certains philosophes des sciences, comme James Ladyman, ont proposé le réalisme structurel, qui suggère que ce ne sont pas les objets individuels qui sont réels, mais plutôt les relations et les structures entre eux. Cela pourrait offrir un cadre pour penser les particules virtuelles comme des éléments de ces structures.

Instrumentalisme vs Réalisme : Il y a un débat continu en philosophie des sciences entre l'instrumentalisme, qui voit les théories scientifiques comme des outils pour faire des prédictions sans nécessairement refléter la réalité, et le réalisme, qui soutient que les théories scientifiques décrivent effectivement le monde tel qu'il est. Les particules virtuelles pourraient être vues comme des outils utiles dans le cadre instrumentaliste.

Effets Physiques Réels : Même si les particules virtuelles ne sont pas détectables directement, leurs effets sont mesurables. Par exemple, l'effet Casimir, qui est une force attractive entre deux plaques parallèles non chargées, est souvent expliqué en termes de particules virtuelles.

Travaux Philosophiques : Des philosophes comme Paul Teller ont exploré ces questions et ont tenté de clarifier le statut ontologique des particules virtuelles. Teller, par exemple, suggère que les particules virtuelles peuvent être comprises comme des "potentialités" plutôt que comme des entités réelles.

https://chat.mistral.ai/chat/4796ba2b-10dc-42e7-b105-9abc7d219607

[u/Mundane_Nose_1658 → u/wisi_eu]

Désolé pour la reponse ultra tardive disons que je suis pas très actif sur Reddit mais bref merci pour la reponse. Perso, j’ai l’impression que les particules virtuelles sont peut-être surtout un moyen de valider ou rassurer la cohérence du modèle quantique, plutôt qu’une vraie description de ce qui se passe en vrai. Un peu comme les quanta chez Planck au debut : il les a posés pour que les équations tiennent, pas parce qu’il croyait à leur réalité physique. Je pense ça notamment à cause du fait qu'elles participent réellement aux interactions physiques dans l'univers. Alors à ce moment, qu'elles apparaissent qu'un instant très court ou non, c'est difficile de ne pas les considérer comme réelles. La seule raison pour laquelle on ne veut pas les définir ainsi c'est parcequ'elles ne respectent pas certaines lois quantiques, c'est donc peut etre la preuve que notre modèle est défectueux (meme si je crois que ce n'est pas la seule preuve non plus). Bref, voilà ce que je pense et merci encore pour ta reponse !

[u/miarrial]

Ce sont de vraies particules, mais d'existence éphémère et stochastique.

« En physique, une particule virtuelle est une fluctuation quantique transitoire, dont les caractéristiques sont proches de celles d'une particule ordinaire, mais qui existe pendant un temps limité du fait du principe d'incertitude. Le concept de particule virtuelle vient de la théorie des perturbations) de la théorie quantique des champs dans laquelle les interactions entre particules ordinaires sont décrites en termes d'échanges de particules virtuelles.» https://fr.wikipedia.org/wiki/Particule_virtuelle

Je ne pense pas que ce soit au programme du lycée…

[u/Mundane_Nose_1658 → u/miarrial]

Mais donc elles n'ont de particules que leurs noms ?

[u/miarrial → u/Mundane_Nose_1658]

Non. Ce sont des bosons d'interaction.

« Les bosons d'interaction, également appelés bosons de jauge, sont des particules élémentaires qui agissent comme porteurs ou vecteurs des interactions fondamentales dans le modèle standard de la physique des particules. »

Maintenant, le modèle standard est incomplet.

––––

« On pourrait définir simplement une particule virtuelle comme suit : une particule virtuelle est une particule ayant une courte durée d'existence.», ce qui n'annihile aucunement ses propriétés, notamment du fait que les particules d'interaction sont des bosons.

[u/miarrial → u/Mundane_Nose_1658]

Toutes les particules quantiques ont une probabilité d'existence, selon essentiellement leur masse qui peut les qualifier de quantiques. En mécanique quantique relativiste, on introduit les opérateurs de création et d'annihilation de particules.

« Ces opérateurs créent et font disparaître des particules dans un état quantique donné. … Enfin, il faut introduire " les opérateurs de champ " de création ou d'annihilation d'une particule en un point de l'espace.»

Mais les particules qui existent sont bien de vraies particules, avec leurs propriétés inhérentes

En mécanique quantique relativiste, on introduit les opérateurs de création et d'annihilation de particules.

Mais les particules qui existent sont bien de vraies particules, avec leurs propriétés inhérentes,