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THÈSE

présentée à PAU pour obtenir le grade de

DOCTEUR

Spécialité : Épistémologie et Histoire des Sciences Par

Alain BOUSSELIN

RICHARD FEYNMAN ET LA MÉCANIQUE QUANTIQUE :

GENÈSE, DÉVELOPPPEMENT ET PÉRENNITÉ DU CONCEPT Thèse dirigée par Messieurs les professeurs Jacky Cresson et Laurent Jalabert et soutenue le 27 mai 2021

Examinateur : M. Gérald Grenier

Examinateur : M. Jean-Francis Loiseau Professeur émérite (Université de Pau)

Rapporteur : M. Richard Taillet

Rapporteur : M. Jean-Claude Zambrini

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THÈSE

présentée à PAU pour obtenir le grade de

DOCTEUR

Spécialité : Épistémologie et Histoire des Sciences Par

Alain BOUSSELIN

RICHARD FEYNMAN ET LA MÉCANIQUE QUANTIQUE :

GENÈSE, DÉVELOPPPEMENT ET PÉRENNITÉ DU CONCEPT Thèse dirigée par Messieurs les professeurs Jacky Cresson et Laurent Jalabert et soutenue le 27 mai 2021

Examinateur : M. Gérald Grenier

Examinateur : M. Jean-Francis Loiseau Professeur émérite (Université de Pau)

Rapporteur : M. Richard Taillet

Rapporteur : M. Jean-Claude Zambrini

4 A mes petits-enfants : Laura, Lino, Adam et Louison, pour leur montrer que quels que 5 Il y a deux sortes de génies, les " ordinaires » et les " magiciens ». Un vous et moi le serions, si nous étions simplement bien meilleurs. La façon dont son esprit travaille ne pose aucun mystère. Une nous aurions pu en faire autant. Il en va différemment avec les magiciens. Ils sont, pour reprendre le jargon mathématique, dans le supplémentaire orthogonal de là où nous sommes, et le fonctionnement de leur esprit nous reste, en général, incompréhensible. Même une fois parvenus demeure complètement obscur. Ils ont rarement, et parfois terriblement frustrant, pour un esprit jeune et brillant,

Feynman en est un, et de tout premier plan.

Mark KAC (Mathématicien américain : 1914 1984) 6

Disséminée dans

toujours plus grande. De la matière inerte au vivant, elle se transforme sans cesse. vient tous les atomes plus ou moins lourds qui vont Aussi, pourrait-on définir la science par le plaisir de chercher et de comprendre le sens profond de ce qui nous entoure.

Aussi, pourrait-

le cheminement de la pensée. Et si la lecture de cette thèse communique à tous un réel sentiment 7

Remerciements

Ce travail se situe à la frontière entre trois disciplines : les mathématiques, la physique et

-ils en premier à mes trois responsables du

Comité de suivi de thèse :

- Le mathématicien et Professeur Jacky CRESSON, - ABERT, - Le physicien et Directeur de Recherches Daniel SANTOS. Je les remercie sincèrement pour leurs conseils et leur soutien moral, qui ont permis que cet ouvrage historique voit le jour. Je dois particulièrement la suggestion de mon planning de trava méthodiquement et avec rigueur. Feynm - Aldo DEANDREA, - Gérald GRENIER, - Michel LAMBERT.

Je remercie aussi particuli

Nucléaire de Lyon qui ont toujours répondus patiemment à mes sollicitations, à travers les cours

Mes remerciements vont aussi à mes professeurs du Master 2 Recherche en Logique, des compétences : - en analyse historique, - aphie relative à la problématique traitée, Et ceci dans le but de produire ce document issu de mes recherches, avec le souci constant de sa valeur

Je ne sous-esti

concevoir la méthode historique utile à toute recherche en épistémologie. Que son directeur Laurent JALABERT et sa responsable communication Joëlle SAUCÈS en soient amplement remerciés.

Je remercie aussi vivement :

Sociales et Humanités ED 481,

8 - Jean-Marc SOTIROPOUL de recherche lors du concours " Ma thèse en 180 secondes ». complexes assez abstraites associées au sujet de ma thèse. - présenter en anglais le résultat de mes recherches, les traductions des diverses publications traitant de physique quantique, - gnol très bien structuré.

Je tiens aussi à remercier :

- Marie-

Sociales et Humanités ED 481,

- Anne-ations

Doctorale.

- Enfin, je remercie Vincent DAMERON, mon voisin, ami et collègue du Conseil Municipal de Marsas, petit village de 71 habitants situé dans nos montagnes des Hautes-Pyrénées, pour Ma pensée va aussi à Céline Ricaud, Jean-Michel escoula, Guy RICAUD, Jérôme DUBAU, to

ont à mon égard lorsque je ne peux, hélas, être présent à certaines séances du Conseil.

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Résumé

quanta et celle de la relativité restreinte, le vingtième siècle a été confronté au besoin

es dernières expliquent tous les processus physiques, chimiques ou biologiques qui font partie de notre histoire. La contribution du physicien Richard Feynman (11 mai 1918 - 15 février 1988) est

mathématique, la méthode des intégrales de chemins ; cette méthode permet le développement

nt petit. interactions (dont celle associée au boson de Higgs avec toutes les

Les travaux de Feynman en mécanique quantique à travers la genèse, le développement et la

La thèse est structurée en neuf chapitres.

Le premier chapitre se situe entre 1900 et 1941 et concerne la partie historique de la mécanique quantique. Nous trouvons aussi problèmes de cette nouvelle physique associée au couplage entre les champs électromagnétiques et les charges éle

Quantique).

Nous donnons de manière chronologique, en nous basant toujours sur des sources primaires, de connaîtr sur leurs premiers développements permettra de prendre conscience du travail accompli par

Feynman quelques années plus tard.

Qui plus est, les travaux du physicien américain font souvent référence à ceux des pionniers des

années 1920 et 1930, afin de vérifier la convergence de ses résultats avec ceux des théories

reconnues. Ce chapitre repose sur les publications de Planck, Einstein, Bohr, Louis de Broglie, Heisenberg,

Le deuxième chapitre se situe entre 1935 et 1939 correspondant à la période pendant laquelle

Feynman est étudiant au MIT (Massachusetts Institut of Technology). Il commence par une introduction qui permet de percevoir chez Feynman la manière dont il 10 Puis nous consacrons une thématique sur le point de vue de Feynman concernant lea mécanique voir résolus. ltées.

Le troisième chapitre est situé dans la période allant de 1939 à 1941 et correspondant aux

action ébauché par Dirac en 1933.

Le quatrième chapitre contient les réflexions et le travail de Feynman concernant la construction

ien afin de -temps.

Le cinquième chapitre

laquelle de réfléchir sur une idée de trajectoires -temps, afin de bâtir un nouveau formalisme en mécanique quantique.

Ce chapitre se soucie aussi de montrer comment, à partir des travaux antérieurs, principalement

; il met aussi en valeur le nouveau point de vue de Feynman concernant le paradigme de la trajectoire Le sixième chapitre, basé en partie sur les deux importantes publications de septembre 1949, termes de dessins, ainsi que la méthode de calcul qui leur sont allouée. Nous sommes alors en

tout naturellement à la théorie quantique des interactions électromagnétiques, théorie pour

laquelle il sera co-lauréat du prix Nobel de physique en 1965.

les plus pertinents, afin de donner une idée claire de leur obtention et de leur efficacité. A ce

propos, afin de ne pas surcharger la thèse de termes trop techniqannexes 1 à 4 Feynman concernant le champ électromagnétique. Le septième chapitre intégrale de chemins reste une vue intuitive, malgré la

publication de Feynman (1950) tentant de calculer de manière rigoureuse les règles de sa théorie

11 Nous examinons donc les travaux de divers mathématiciens (de 1951 à 2020) qui tentent Ainsi, nous aborderons les travaux associés aux théories : - stochastiques e du bruit blanc et du mouvement brownien,

Le huitième chapitre

chemins à travers la Théorie Quantique des Champs ; ma reche subatomiques intervenant dans les interactions fortes, les interactions faibles et celle associée au mécanisme de Higgs dans le contexte de brisure spontanée de symétrie. Ma recherche a donc été de montrer le rôle joué par les diagrammes de Feynman dans une

trentaine de publications et de thèses de Doctorat dont une bonne dizaine examinée en détail

(pour une période allant de 2000 à 2019), sans oublier les travaux des lauréats de prix Nobel

tels que Gross, Politzen, Wilczek, Weinberg, salam, glashow et Higgs (entre 1979 et 2013).

Le neuvième chapitre cherche à savoir si les intégrales de chemins irriguent un certain nombre

de travaux en mathématiques pures et si oui, si

compréhension des théorèmes et des structures originales permettant une généralisation

facilitant les connexions entre leurs différentes branches, voire même extrapolant de nouveaux points de vue. par les intégrales dîtes de Feynman issues de la découverte des intégrales de chemins. 12

Abstract

After the upheaval, both intellectual and philosophical, which the quantum and special relativity theories stirred, the twentieth century was marked by the need to understand the true nature of the four fundamental interactions. The latter explain all the physical, chemical and biological processes that make up our history. The contribution of the physician Richard Feynman (11 May 1918 15 February 1988) is the subject of this study, because through an audacious mathematical formulation, he found method of path integrales; this method was going to allow for the Fields Quantum Theory development. That Fields Theory was to provide better knowledge of the infinitely small. The Fields Quantum Theory started by the conception of Quantum Electrodynamics, for which Feynman was awarded a Nobel prize in 1965. Its application area concerns all the microscopic physics from the four interactions whose Higgs boson) to the unification attempt while taking into account the mechanisms of subatomic particle creation and annihilation. my thesis.

The thesis is divided into nine chapters.

The first one takes place on the hand between 1900 and 1941 regarding Quantum mechanics history part. We also find the description of a complete panorama about problems of this new science concerning coupling between electromagnetic fields and electric charges at quantum level (Quantum Electrodynamics: QED). We give a chronological account of a rather technical overview of the conceptual history Quantum mechanics based on primary sources. We thus mean to find out the state of Quantumquotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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