MECANIQUE QUANTIQUE. Chapitre de la physique qui traite des lois du mouvement des micro-objets : électrons, protons, neutrons et autres particules « élémentaires », ainsi que des atomes et des noyaux atomiques. Le mouvement des micro-objets se distingue qualitativement du mouvement des corps ordinaires et n’est pas une translation le long d’une trajectoire.

Comme le montre l’expérience, les micro objets manifestent une nature double : ils présentent certaines propriétés des corpuscules et, en même temps, certaines propriétés des ondes : si dans des collisions violentes la particule microscopique agit dans un espace très réduit, à la manière d’un corpuscule, son mouvement, tout comme celui d’une onde, intéresse une région de l’espace beaucoup plus étendue. Ce mouvement a un caractère de périodicité dans l’espace et dans le temps.

A chaque moment du temps, le mouvement de la particule dépend des conditions physiques existant dans tout le système matériel dont elle fait partie. Ces particularités des micro-objets déterminent les propriétés des systèmes complexes qu’ils constituent.

Par exemple, on ne saurait se représenter l’atome comme constitué par des particules nettement isolées les unes des autres, comme le faisait la physique pré-quantique ; chaque électron entrant dans la composition d’un atome complexe n’est pas isolé d’un autre électron dans l’espace ; chaque particule appartient au système tout entier bien qu’elle conserve en même temps la faculté de se localiser dans une partie réduite du système et de manifester son individualité indépendamment du système.

Ces propriétés des microparticules et des microsystèmes trouvent leur expression dans les lois de la mécanique quantique.

Les lois fondamentales de la mécanique quantique expriment la corrélation existant entre les valeurs physiques caractérisant les propriétés corpusculaires de la particule, son énergie et son impulsion, et les valeurs qui caractérisent ses propriétés ondulatoires : fréquence et longueur d’onde.

L’énergie d’une particule est proportionnelle à la fréquence du processus ondulatoire lié à son mouvement, alors que son impulsion (la quantité de mouvement) est inversement proportionnelle à la longueur d’onde.

Par conséquent, le mouvement de la particule est caractérisé par des valeurs qui, par leur contenu, ne coïncident pas entièrement avec les valeurs analogues de la physique classique. Par exemple, l’impulsion (quantité de mouvement) est la mesure du mouvement de la particule non pas dans un état quelconque (comme cela a lieu pour les corps macroscopiques) mais considérée à l’état libre, lorsque la particule n’est que faiblement liée à son entourage.

Les coordonnées de la particule (région de l’espace dans laquelle elle est localisée) dépendent des conditions extérieures, du degré de liaison de cette particule avec les autres.

Il découle des lois de la mécanique quantique ce qu’on appelle les relations d’incertitude. Ces relations établissent une liaison entre la région de localisation de la particule et le degré d’incertitude (le « flou ») de son impulsion : plus la particule est liée, plus la région de l’espace où elle se manifeste dans l’interaction est restreinte, et plus l’impulsion qui caractérise son action individuelle en tant que particule « libre » est indéterminée.

Au contraire, moins la particule est liée, plus vaste est la région de l’espace dans laquelle elle se meut, plus son impulsion est déterminée.

La découverte des lois du mouvement des particules a permis d’expliquer de nombreux faits et lois, établis expérimentalement, avant tout le fait de la stabilité particulière des atomes et des molécules, leur propriété de libérer ou d’absorber de l’énergie par « portions » discrètes appelées quanta (d’où le nom de mécanique quantique) et aussi de prévoir toute une série de phénomènes inconnus jusque-là, notamment la diffraction des électrons et d’autres particules.

La diffraction des électrons qui met si bien en évidence la double nature des particules, consiste en ceci- lorsqu’un flux d’électrons d’impulsion égale traverse un système d’atonies régulièrement disposé (lorsqu’il traverse par exemple une pellicule de cristal) et que, dispersé par elle, il est ensuite projeté sur un écran donnant un effet lumineux au point d’incidence de chaque électron, on voit apparaître sur l’écran des anneaux (ou des franges) alternativement sombres et éclaires ; on obtient un tableau entièrement identique à celui de la diffraction cristalline des rayons X (ondes)

Ainsi, tout en exerçant une action locale pareille à celle des particules, les électrons se déplacent à la manière d’ondes. La mécanique quantique explique la quantification de l’énergie de l’atome (ou de la molécule) de la façon suivante : étant donné que le mouvement stationnaire d’un électron est en concordance avec toute la structure du champ électrique qui le relie au noyau de l’atome et aux autres électrons et possède les caractères du mouvement ondulatoire (il obéit à l’équation d’onde), il ne peut être fortuit ; l’énergie de l’électron dans l’atome ne peut varier continuellement d’une quantité arbitrairement petite.

C’est pourquoi les mouvements prolongés de l’électron à l’intérieur de l’atome sont quantifiés et leur énergie ne peut prendre qu’une série discontinue de valeurs. C’est ce qui explique la stabilité exceptionnelle de l’atome qui, tout en entrant, chaque seconde, des centaines de millions de fois en collision avec d’autres atomes, conserve, dans la grande majorité des cas, sa structure et le caractère de ses mouvements internes.

La mécanique quantique a expliqué également de nombreux autres faits, notamment la nature de l’affinité chimique, la différence existant entre les divers corps solides : métaux, semi-conducteurs, isolants (diélectriques), la structure des spectres émis par les atomes, etc. Elle sert de base à certaines branches de la technique moderne.

Toutefois malgré de grands succès, le développement de la mécanique quantique s’est trouvé ralenti par des falsifications idéalistes subjectives répandues parmi les physiciens bourgeois qui ont exercé leur influence également sur certains physiciens soviétiques.

Partant des positions philosophiques subjectivistes idéalistes, nombre de physiciens des pays capitalistes (notamment ceux qui ont grandement contribué à la création de la mécanique quantique) présentent cette dernière sous un aspect déformé.

Considérant les électrons (et les autres particules microscopiques) comme des particules au sens ancien du mot, les savants idéalistes déclarent inintelligibles dans leur principe les lois particulières de leur mouvement, qui sont, en réalité, conditionnées par leur nature.

Ils prétendent que les valeurs physiques qui caractérisent les mouvements des particules sont macroscopiques, inadéquates à la nature des micro-objets. Selon eux, la science ne peut, par principe, donner d’autres caractéristiques du mouvement que des caractéristiques macroscopiques, étant donné que toute « connaissance physique » est, par sa nature même, « macroscopique », le sujet qui connaît, l’homme, étant lui aussi, un être macroscopique.

Ces savants soutiennent que selon les instruments employés la particule microscopique possède telles propriétés ou telles autres (« complémentaires » les unes des autres). C’est comme si l’instrument « créait » l’état de l’objet considéré. Ils vont jusqu’à nier toute causalité dans les processus microscopiques, à attribuer un libre arbitre à l’électron et ils admettent encore d’autres inventions mystiques.

Tout cela s’accompagne d’une déduction réactionnaire affirmant l’universalité de la mécanique quantique et l’impossibilité d’une théorie plus approfondie des processus microscopiques. Le contenu réel de la mécanique quantique renverse ces élucubrations idéalistes qui ont fait un tort considérable à la science.

Le mouvement des particules microscopiques est déterminé par les conditions physiques objectives dans lesquelles elles existent indépendamment de l’observateur et non pas par l’instrument macroscopique qui ne sert qu’à mettre en lumière le mouvement réel de la particule.

En réalité, les notions de la mécanique quantique expriment de façon adéquate la spécificité des lois du mouvement des particules microscopiques et ne sont pas seulement « macroscopiques ».

Les savants soviétiques ont montré toute l’inconsistance et le caractère réactionnaire de cette interprétation subjectiviste. Toutefois les physiciens soviétiques ont encore à résoudre en matérialistes conséquents le problème de l’interprétation, de la généralisation et du développement de la mécanique quantique.

MEDIATION. Sur le plan de la connaissance du monde objectif, médiation signifie généralisation par la pensée des données des sens. Les sensations sont un effet immédiat de l’action du monde extérieur sur nos organes des sens. De là le caractère immédiat de la connaissance sensible.

La pensée abstraite est une connaissance médiate : elle s’appuie sur les données des sensations, de l’observation vivante sans lesquelles elle est inconcevable. Sur le plan de la réalité objective, on entend par médiation que chaque chose est liée à une autre, qu’elle existe grâce à cette relation.

Tous les phénomènes, dit Lénine, « sont médiats, liés en un tout, liés par des transitions » (« Cahiers philosophiques », éd. russe, p. 77).

MENDELEEV Dmitri Ivanovitch (1834-1907). Grand chimiste russe, créateur de la classification périodique des éléments.

Mendéléev a beaucoup fait pour le développement industriel de la Russie ; il a été le premier à émettre l’idée de la gazéification souterraine de la houille, plus tard hautement appréciée par Lénine. Révolutionnaire dans le domaine des sciences, Mendéléev s’est toujours efforcé de lier la théorie à la pratique, et de répondre aux besoins de l’essor industriel en Russie.

Mendéléev se disait « réaliste » en philosophie. Son « réalisme » était au fond un matérialisme allié à une dialectique de la spontanéité. «… Désormais, la moindre parcelle de substance est inconcevable sans mouvement spontané… Le mouvement est devenu un concept lié inséparablement à celui de matière… » (Mendéléev).

Il a lutté contre le spiritisme et l’énergétisme (V.). En 1869, Mendéléev découvrit la loi périodique des éléments, base de sa classification périodique. En vertu de cette loi, les propriétés des corps simples, ainsi que les formes et les propriétés de leurs composés sont en fonction périodique de la grandeur du poids atomique des éléments.

En établissant une liaison entre l’aspect quantitatif et l’aspect qualitatif des éléments, entre le chimisme et le poids atomique, il développa l’atomisme de Lomonossov (V.), et pratiquement, il appliqua aux éléments la loi de la conversion des changements quantitatifs en changements qualitatifs.

En disposant les éléments suivant l’ordre ascendant de leur poids atomique, Mendéléev nota que les propriétés des corps simples se répètent périodiquement. C’est pourquoi il plaça les éléments similaires les uns sous les autres.

Sa classification révèle la liaison régulière entre tous les éléments et leur conditionnement réciproque. Le tableau de Mendéléev contenait des cases vides où devaient se ranger les éléments non encore découverts. Il prédit leurs propriétés essentielles en prenant la moyenne des propriétés des éléments voisins.

Les corps prévus par Mendéléev furent découverts par Lecoq de Boisbaudran (1875), Nilson (1880), Winkler (1886) et appelés respectivement gallium, scandium et germanium. Leurs propriétés coïncidaient presque entièrement avec celles prédites par Mendéléev : par exemple, le poids atomique du germanium est de 72,6 au lieu de 72.

Par cette application spontanée de la loi dialectique de la conversion des changements quantitatifs en changements qualitatifs.

Mendéléev s’est hautement signalé dans la science. Mendéléev démontra par la pratique la véracité des connaissances humaines en ce qui concerne les lois du monde objectif et il porta ainsi le coup de grâce à l’agnosticisme ; en reliant, d’autre part, par une loi objective les éléments chimiques, il contribua à éliminer le hasard de la chimie.

Sans la loi périodique, écrivait Mendéléev, la découverte de nouveaux éléments « … ne pouvait se faire qu’au moyen de l’observation… Seul le hasard aveugle, une perspicacité et un don d’observation particuliers aboutissaient à la découverte de nouveaux éléments… La loi de la périodicité ouvre, sous ce rapport, une voie nouvelle… » Des chimistes étrangers ont vainement contesté, sur ce point, la priorité de Mendéléev.

Défenseur de la science russe, Mendéléev démontra que tous les travaux des chimistes étrangers étaient postérieurs aux siens. Par exemple, Meyer n’allait même pas jusqu’à considérer la loi périodique comme une loi objective de la nature et ne se hasardait pas à l’utiliser en vue de prévisions scientifiques : par ailleurs, Meyer, qui était mécaniste, ne considérait que l’aspect extérieur, purement quantitatif des rapports entre les éléments, et méconnaissait l’aspect qualitatif, partant, l’essence même de la loi périodique.

En physique, Mendéléev découvrit la « température critique », ce qui mit un terme à l’ancienne opposition métaphysique des liquides et des gaz ; il apporta des rectifications à la loi de Boyle-Mariotte et montra le caractère relatif de cette loi Engels, dans l’« Anti-Dühring », apprécie hautement ces découvertes de Mendéléev.

Au XXe siècle, l’évolution des théories sur la structure de la matière, avant tout la théorie de la structure électronique de l’atome, repose entièrement sur la classification périodique de Mendéléev.

Si l’on numérote les uns après les autres les éléments tels qu’ils sont classés par Mendéléev, le numéro d’ordre de chaque élément est égal à la charge positive de son noyau atomique ; quant aux propriétés chimiques, elles sont surtout fonction de la manière dont les électrons sont groupés autour du noyau.

Quand la charge du noyau augmente d’une unité et que le nombre des électrons dans l’atome s’accroît respectivement, les types rie groupements des électrons se répètent, ce qui détermine la périodicité dans les changements des propriétés des atomes.

C’est pourquoi la loi de Mendéléev, dans sa formule moderne, stipule que les propriétés des éléments sont en fonction périodique du numéro d’ordre ou de la charge du noyau atomique. La masse de l’atome étant liée étroitement à la charge du noyau, Mendéléev put faire sa découverte en se servant du poids atomique.

La classification de Mendéléev reflète non seulement les connexions, mais aussi les transformations réelles des éléments chimiques et de leurs composés. Les réactions nucléaires et la désintégration radioactive des atomes correspondent à des déplacements dans la classification périodique (« loi du déplacement »).

La fission des noyaux des éléments lourds (uranium, etc.) s’opère également en conformité avec le système périodique de Mendéléev ; cette loi aide aujourd’hui à maîtriser l’énergie atomique.

L’évolution de la matière sidérale et la répartition des composés chimiques au cours de l’évolution de la terre se reflètent dans la classification de Mendéléev.

Cette loi est donc celle du développement de la matière inorganique, elle joue un rôle primordial dans la justification de la conception matérialiste et dialectique de la nature Mendéléev est de plein droit le fondateur de la doctrine moderne de la matière, des atomes et des éléments. Ouvrage principal : « Principes de chimie ».