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Publié par Paris 8 philo

Voici un article reconstitué à partir de plusieurs éléments, qui plus qu'il n'explique la physique quantique nous met certainement sur la fosse piste d'une métaphore (hétéronome). Le chat de Schrödinger, en somme soit il vit soit il est mort, il obéit donc un principe de non-contradiction (et parl a même du tiers exclu). A ce jeu-là savez vous que la théorie quantique (avec ses photons) nautrait jamais exister, car Einstein n'aurait alors pas transgreesser le principe de non-contradiction avec sa dualité ponde particule que nous expliquerons dans un prochain article. mais ce qu'il faut relever là c'est aussi l'absurdité de la situtation, toute platonicienne. Pour savoir si le chat est vivant il suffit de secouer la boîte mais tout aussitôt le chat fera éclater par ce remue ménage la bulle de cyanure. Je sais pas pourquoi mais je prédis que le chat va mourir tôt ou tard. Tant de résonnement absurdes que l'on peut tirer de cette métaphore mais qui nous éloigne du point de vue à adopter nous pour interpréter la théoire quantique, mais pour compredre la réalité dans ce qu'elle a de quantique et qui échappe à la réprésentation. Que les choses soient entremêlées ou complexe, "je n'appelerais pas cela l'un des traits caractéristiques de la physique quantique mais plutôt le trait caractéristique de la mécanique quantique, celui qui détermine sont entière séparation à l'égard des modes de pensée classiques" Schrödinger (1935)

Voici une interprétation phénomélogique

L’expérience bien connue du chat de Schrodinger est souvent difficile à comprendre : en effet, elle oublie un certains nombres de principes de la mécanique quantique. Nous essayons ici de mettre l’accent sur la mesure et l’aspect complétement phénoménologique de la théorie quantique...

 

 

 

 

 

 

Vie et mort du chat de Schrodinger

Le chat de Schröedinger est une expérience de pensée présentée par E. Schröedinger pour mettre en évidence ce qu’il pensait être un paradoxe de la mécanique quantique.

Schröedinger imagine un chat enfermé dans une boite fermée ; dans cette boite, une ampoule de cyanure peut être brisée par un dispositif déclenché par un élément radiocatif ayant 50% de chance de se désintégré durant l’expérience. L’expérimentateur ne peut pas observer dans la boite (où se trouve le chat). A la fin de l’expérience, le chat a donc 50% de chance d’être mort (ou pas)... Mais il est impossible de déterminer exactement si le chat est mort ou vivant sans ouvrir la boite.

En général, on dit que le chat est mort et vivant tant que l’observation n’a pas été faite ; c’est le paradoxe que Schrodinger a soulevé : un chat ne peut être à la fois vivant et mort. Ce paradoxe a été initialement présenté par Schrodinger pour montrer que la mécanique quantique devait encore être complétée, mais depuis il est repris comme un exemple classique des résultats étonnants que peut donner la mécanique quantique.

Pour ma part, je trouve que cette interprétation répandue est trop simpliste et introduit des incohérences avec la théorie quantique.

Les principes de la mécanique quantique

Il est important de rappeler deux postulats de base de la mécanique quantique :

  • Seuls les états propres du systèmes peuvent être mesurés.
  • L’état du système est combinaison linéaire (éventuellement complexe) des états propres.

Un état du système est donc décrit par le ket |S> ; et si on dispose d’une base de N états propres [|Si>](i=0..N) alors le système est décritpar |S> = a(0) |S0> + a(1) |S1> + ... + a(N) |SN> avec la condition de normalisation : |a(0)|² + |a(1)|² + ... + |a(N)|² = 1.

Le chat est-il mort ou vivant ?

On peut supposer dans le cas du chat de Schrodinger l’existence de deux seuls états propres : |mort> et |vivant>, le système sera donc décrit par la combinaison linéraire a |mort> + b |vivant> avec |a|² + |b|² = 1. La probabilité de trouver le chat mort est donc tout simplement |a|².

La chose importante à comprendre est que la mécanique quantique ne donne pas d’informations sur l’état réel du système mais seulement sur l’information que l’on va mesurer. Au début de la mécanique quantique, cette notion de modèle n’était pas vraiment dans les esprits : le modèle décrit ce qui va être mesuré et non pas la réalité. De ce point de vue, la mécanique quantique est bien plus phénoménologique qu’on ne pourrait le penser puisqu’elle s’intéresse uniquement aux mesures (dans le sens le plus général, donc n’importe quelle interaction) ; A part le résultat d’une mesure, la mécanique quantique ne décrit rien. Un système quantique ne peut être décrit en dehors de toute notion de mesure.

Interprétation positiviste de la mécanique quantique

L’interprétation de Copenhague (qui est l’interprétation canonique de la mécanique quantique) introduit les notions de superpositions d’états, de décohérence, ... pour résoudre se paradoxe apparent. Ainsi, le chat de Schröedinger serait dans une superposition des deux état |mort> et |vivant> avant observation. A l’observation (directe ou non) du chat, la décohérence intervient et le système choisit son état (en fonction des paramètres a et b)

Pour résoudre ce paradoxe du chat de Schröedinger, beaucoup d’autres interprétations ont été proposées : univers parallèles, choix de l’observateur, ... Pour moi, la meilleure interprétation est celle donnée par Bohr et Hawking, appelée l’interprétation positiviste. Cette interprétation pose que la mécanique quantique ne donne pas de description de la réalité, mais seulement le résultat des observations.

Le chat de Schrödinger comme métaphore de la dualité onde particuleimage 80 x 81 (GIF)
orbitale électronique, nature ondulatoire

image 80 x 81 (GIF)
électron observé , nature corpusculaire

De même, un atome radioactif d’uranium peut exister dans deux états superposés : intact et désintégré.
Cet état de superposition cesse immédiatement dès qu’il y a observation, et donc interaction, de la particule ; on dit alors qu’il y a décohérence lorsqu’un système A et B devient un système A ou B.
On comprend mieux dès lors le paradoxe du chat : L’état "superposé" de l’atome U devrait se transmettre à notre félin macroscopique et le transformer en un horrible mort-vivant ! Evidemment, lorsque l’on observe le chat à travers le hublot, il y aurait décohérence de son état et choix d’un seul état.
Une telle explication n’est bien sûr que difficilement acceptable pour notre monde macroscopique et elle montre les difficultés d’interprétation que soulève le formalisme mathématique quantique (car ces états superposés sont faciles à concevoir lorsque ces systèmes sont définis par des fonctions d’onde ; les ondes s’additionnent sans problèmes).
Comment dès lors expliquer que le principe de superposition ne s’applique pas à notre monde humain (en dehors des films d’horreur du type "la nuit des morts-vivants") ?
La superposition d’état concerne en fait des particules totalement isolées. A l’echelle quantique, les particules évoluent dans un grand vide et les rencontres sont assez rares. A notre échelle, c’est très différent : notre chat respire les milliards de molécules d’air qui sont dans la boîte, sans compter tout ce qui innonde notre univers : les ondes radio, infrarouges ou les rayons cosmiques...Ces milliards d’êtres quantiques incontrôlables percutent notre matou et interagissent des milliards de fois par seconde avec lui. L’état superposé "vivant ET mort" dans lequel se trouve le chat ressemble à une bulle de savon : une bulle est éphémère et est détruite à la moindre interaction. La décoherence des objets macroscopiques est quasi-immédiate. Ouf ! notre logique a eu chaud...
Il faut d’ailleurs signaler une retentissante expérience réalisée en 1996 par les français Jean-Michel Raimond, Serge Haroche et Michel Brune : Une expérience de physique très complexe qui a permis de confirmer le phénomène de décohérence, et qui a permis de "voir" le glissement progressif du "ET" quantique au "OU" classique.

 

 


 

Cet article est un adpatation de "Saving Schrödinger’s cat"

A consulter pour plus d’informations :

— http://www.phobe.com/s_cat/s_cat.html
— http://en.wikipedia.org/wiki/Schrodingers_cat

 

 

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