"Conscience de l'expérimentation et fonction d'onde d'une particule"

[babaz]

Bonjour,

Pourriez-vous s'il vous plaît m'indiquer ce que vaut, physiquement parlant, ce que prétend montrer ce document vidéo ?

Merci beaucoup
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[Deedee81]

Salut,

Je n'ai pas accès. Serait-il possible de faire un ch'tit résumé ? Merci,

[babaz]

http://www.youtube.com/watch?v=1JSjDEOrjC8 y renvoie également.

Dans la mesure où je ne suis vraiment pas spécialiste de ces questions, je préfère ne pas tenter de résumer ce qui y est dit (au risque d'en faire un compte-rendu erroné).

Merci beaucoup

[Deedee81]

Pas grave. Je suivrai les commentaires des intervenant. On verra

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5321ebfe]

Bonjour

Le petit film explique, de manière assez ludique, l'expérience des fentes de Young.

[babaz]

Merci pour ta réponse.

Le dernier propos (intervention de l'observateur) est-il juste ?

Si oui, comment l'expliquer ?

[invite5321ebfe]

Merci pour ta réponse.
Le dernier propos (intervention de l'observateur) est-il juste ?
Si oui, comment l'expliquer ?

Aïe, je ne suis pas la bonne personne, je suis un simple curieux et n'ai aucune qualification en physique

Concernant l'intervention de l'observateur, c'est exact : quand un appareil de mesure interagit avec la particule mesurée (ce qui est nécessaire pour avoir une information sur la position ou la vitesse par exemple), il modifie ses propriétés. Il y a une très grosse littérature concernant le sujet, en introduction (pas forcément très pédagogique d'ailleurs), la page Wikipedia sur le problème de la mesure quantique. Mais je te dirais vite des âneries en allant pus loin...

Dans le lien Wiki cité plus haut, voici l'extrait pertinent (cela concerne un photon alors que le petit film parle d'électron, mais ce n'est pas très important) concernant le dernier épisode du film.

L'interprétation quantique de l'expérience repose sur le fait qu'un photon individuel se retrouve dans un état superposé suite au franchissement des fentes. On peut interpréter ce fait en disant que le photon est passé par les deux fentes en même temps. Mais que se passe-t-il si, insatisfait par cette interprétation des choses, on cherche à détecter par quelle fente le photon "est réellement passé" ?

Destruction de la figure d'interférence
Le résultat net de l'expérience est qu'on détecte bien que le photon passe soit dans la fente de droite, soit dans la fente de gauche, mais alors la figure d'interférence disparait : le photon n'est plus dans un état superposé suite à la mesure. La détection du photon dans l'une des fentes provoque un "effondrement de la fonction d'onde" et de l'état superposé. Autrement dit, toute tentative de savoir de quel côté le quantum est passé ne permet plus d'obtenir des interférences.

L'expérience de Young permet donc également de mettre en évidence le problème de la mesure quantique. Ce problème est que les lois quantiques ne prévoient pas directement cet effondrement, et qu'il n'existe donc pas de définition objective et rigoureuse de ce qu'est une "mesure" (voir traitement complet de ce problème dans les articles Chat de Schrödinger et Problème de la mesure quantique).

[JPL]

Le dernier propos (intervention de l'observateur) est-il juste ?

Quel propos ? Je me refuse à regarder une vidéo qui est présentée comme base d'une discussion. Dans 99% des cas c'est une perte de temps par rapport à 2-3 phrases écrites qui en diraient autant en dix fois moins de temps.

[invite5321ebfe]

Quel propos ? Je me refuse à regarder une vidéo qui est présentée comme base d'une discussion. Dans 99% des cas c'est une perte de temps par rapport à 2-3 phrases écrites qui en diraient autant en dix fois moins de temps.

Je suis un peu comme toi mais en l'occurrence, comme cela faisait 4 minutes... Le film n'est pas u truc "fantaisiste", juste une représentation "animée" des expériences de fentes de Young avec une ou deux fentes, et de ce que l'on peut déduire sur les ondes/particules. Les dernières phrases de la vidéo commentent simplement le fait que lorsqu'on tente d'enregistrer la particule pour voir dans quelle fente elle passe vraiment (s'il y en a deux), on n'obtient plus derrière une projection de type onde, mais de type particule. Enfin bon, dans mon langage cela donne cela...

[babaz]

Merci pour vos réponses.

Il est précisé à la fin de ce film que, dès lors que les électrons sont "observés" (par un dispositif de mesure), ceux-ci se comportent, avec deux fentes, non plus comme des ondes mais telles des particules.

Comme si les électrons "savaient" d'une expérience à l'autre qu'ils sont, ou non, observés.

Cela peut rapidement paraître "mystique" aux yeux du néophyte.

Si ce qui précède est juste, comment le comprendre (comment le rationaliser) ?!

Je vous remercie

[Xoxopixo]

Bonjour,

Si ce qui précède est juste, comment le comprendre (comment le rationaliser) ?!

Simplement que les particules (corpuscules pour être précis) n'existent pas tant qu'elles ne sont pas observées.
Ce sont (aussi) des ondes et à ce titre ne sont pas localisés spécifiquement à un endroit bien précis.

L'observation provoque l' "apparition" de la particule, ce que l'on appelle l'éffondrement de la fonction d'onde.
Une fois l'onde éffondrée, l'objet "corspuscule/onde" se présente sous sa forme localisée, et ne pourra donc plus passer par deux fentes à la fois pour interferer avec elle-même, par exemple.

L'interprétation quantique de l'expérience repose sur le fait qu'un photon individuel se retrouve dans un état superposé suite au franchissement des fentes. On peut interpréter ce fait en disant que le photon est passé par les deux fentes en même temps. Mais que se passe-t-il si, insatisfait par cette interprétation des choses, on cherche à détecter par quelle fente le photon "est réellement passé" ?

Destruction de la figure d'interférenceLe résultat net de l'expérience est qu'on détecte bien que le photon passe soit dans la fente de droite, soit dans la fente de gauche, mais alors la figure d'interférence disparait : le photon n'est plus dans un état superposé suite à la mesure. La détection du photon dans l'une des fentes provoque un "effondrement de la fonction d'onde" et de l'état superposé. Autrement dit, toute tentative de savoir de quel côté le quantum est passé ne permet plus d'obtenir des interférences.

L'expérience de Young permet donc également de mettre en évidence le problème de la mesure quantique. Ce problème est que les lois quantiques ne prévoient pas directement cet effondrement, et qu'il n'existe donc pas de définition objective et rigoureuse de ce qu'est une "mesure" (voir traitement complet de ce problème dans les articles Chat de Schrödinger et Problème de la mesure quantique).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young

[babaz]

L'observation provoque l' "apparition" de la particule, ce que l'on appelle l'éffondrement de la fonction d'onde.

toute tentative de savoir de quel côté le quantum est passé ne permet plus d'obtenir des interférences.

Mais comment l'explique-t-on ?

[Deedee81]

Salut,

Mais comment l'explique-t-on ?

Le deuxième point est automatiquement expliqué par le premier (l'effondrement de la fonction d'onde signifie que la particule se trouve localisée en un endroit précis et ne se comporte donc plus comme une onde => pas d'interférence).

Le premier point a curieusement plusieurs explications (l'expérience ne permet pas de trancher car toutes ces explications conduisent aux mêmes résultats expérimentaux). Ce sont les interprétations de la mécanique quantique.

C'est un sujet extrêmement vaste.

Voir ici par exemple :
http://www.scribd.com/doc/50186918/M...tique-Tome-VII
Il y a aussi beaucoup d'articles dans Wikipedia sur le sujet

[babaz]

Merci pour les références.

Ma question portait bien entendu sur cette première citation, corroborée par la seconde.

[Xoxopixo]

Mais comment l'explique-t-on ?

Il existe une explication, qui peut satisfaire l'esprit... ou pas.
Leonard Susskind explique que la connaissance que nous avons du monde est intuitive.
Par exemple la notion de trajectoire que nous prêtons à une particule viendrait de l'habitude que nous avons à manier les objets classiques, des fleches, des cailloux, etc. et que la physique moderne va au-delà de cette intuition que l'on pourrait qualifier de "primitive".
N'ayant jamais eu besoin de faire appel à des concepts plus évolués que celles dont nous faisons usage quotidiennement, au cours de l'évolution le cerveau n'aurait pas été pourvu de cette faculté de discernement, de base.
Lecture 1 | Quantum Entanglements, Part 1 (Stanford)

Or ce que nous dit la mécanique quantique, c'est que cette réalité là n'est valable que dans le cas des "objets" qui sont tous en interaction.
Et c'est de loin le plus courant lorsqu'on a affaire à des objets macroscopiques, surtout si on doit interagir avec eux pour qu'ils soient "réalité".
Une flèche est composée d'atomes qui sont tous liés, entre eux et avec leur environnement, donc interagissent ensemble en laissant apparaitre des particules.
La flèche est comme on dit, à l'état décohéré, et ne se présente donc pas sous la forme d'une "onde".

Alors que la nature profonde des corpuscules, sans interaction (ou du moins très peu et indépendament de la gravitation (? il me semble)), et c'est là que l'intuition nous joue des tours, ce n'est pas d'être des "objets" localisés.
Présupposer l'existence de particules est donc un point de vue naif, une manière de reporter à tord une "propriété" observée au niveau macroscopique à des "objets" quantiques (très petits).

La question "Quelle est la trajectoire d'une particule ?" n'a, selon cette interpretation, pas plus de sens que de se demander quelle est la trajectoire des rides dans l'eau, puisque des "trajectoires" dans ce cas de figure, il y en a beaucoup.

[babaz]

Merci pour ta réponse !

Ce qui me paraît le plus fascinant dans ces expériences (apparemment "princeps") est la modification du comportement de notre électron, dès lors qu'il est "observé" par des appareils de mesure, visant à déterminer par "quelle fente" il passerait. Dans ce cas, il n'y a plus de figures d'interférences. Mais quel accès à l'électron a cette connaissance d'être ou non observé ?!

Sauriez-vous si cette expérience a été déclinée avec des appareils d'observation... débranchés ?

[doul11]

la modification du comportement de notre électron, dès lors qu'il est "observé" par des appareils de mesure,

Je ne voit pas de changement de comportement, c'est un comportement quantique.

[babaz]

Je ne voit pas de changement de comportement, c'est un comportement quantique.

Pourrais-tu préciser ?

Je voulais dire : disparition des figures d'interférences, semblant indiquer que l'électron (ou le photon) ne se comporte plus alors de la même manière.

[Xoxopixo]

Ce qui me paraît le plus fascinant dans ces expériences (apparemment "princeps") est la modification du comportement de notre électron, dès lors qu'il est "observé" par des appareils de mesure, visant à déterminer par "quelle fente" il passerait. Dans ce cas, il n'y a plus de figures d'interférences. Mais quel accès à l'électron a cette connaissance d'être ou non observé ?!

Il existe plusieurs points de vue concernant cette "observation".
Selon certains physiciens (la majorité je pense), l'observation n'a pas de lien avec l'être humain.
Elle est vue comme une interaction entre un appareil de mesure et le phénomène "observé".
L'interaction fait s'éffondrer la fonction d'onde, que cette interaction se fasse en présence d'un observateur humain en bout de chaine ou pas.

Certains par contre, comme Von Neuman, ont proposés le fait que l'observateur humain est nécessaire à cet effondrement, ce qui parait difficile à imaginer étant donné la complexité de la chaine causale entre l'appareil de mesure et la conscience intersubjective des observateurs humains.
http://forums.futura-sciences.com/ep...ml#post2887951

4. The von Neumann/Stapp Approach
Von Neumann quantum theory is a formulation in which the entire physical universe, including the bodies and brains of the conscious human participant/observers, is represented in the basic quantum state, which is called the state of the universe.
The state of a subsystem, such as a brain, is formed by averaging (tracing) this basic state over all variables other than those that describe the state
of that subsystem.

http://www-physics.lbl.gov/~stapp/vNS.pdf

Je ne sais pas si cette hypothèse (difficilement testable ?) a été vérifiée.

[babaz]

Merci beaucoup ! je ne manquerai pas de lire ces documents en soirée.

Elle est vue comme une interaction entre un appareil de mesure et le phénomène "observé".

La chaîne causale précise a-t-elle pu être établie ?

[Xoxopixo]

Je voulais dire : disparition des figures d'interférences, semblant indiquer que l'électron (ou le photon) ne se comporte plus alors de la même manière.

Quel "electron" ?
"Celui" que l'on pourrait prendre pour "une petite bille", sous la forme d'une particule ?
Il n'apparait sous cette forme "particule" qu'à partir du moment où il interagit, par exemple lorsqu'on le détecte, sinon, il est sous forme d'onde.
C'est vrai pour les photons de la même manière et cette "existence" a également été mis en évidence pour des molecules (un peu particulières), les fullérènes à 60 atomes de carbone.

Ceci pour moi a été rendu encore plus évident à la suite des expériences faites en 1999 concernant le C60 ou fullerène. En nanotechnologie, on désigne ainsi le petit ballon de foot-ball constitué d'atomes de carbone, d'une taille d'un nanomètre. Si vous faites l'expérience des fentes de Young avec le fullerène, la taille des fentes doit être de 60 nanomètres (rapport de taille entre un terrain de foot-ball et le but). Dans ce cas, il parait évident que le fullerène ne passe que par l'une des fentes. Il ne se coupe pas en deux morceaux. Or il produit des franges d'interférences sur l'écran. Les interférences sont le résultat des impacts individuels. Ceci se simule très bien en utilisant l'interprétation de de Broglie/Bohm. Cette expérience montre clairement qu'il n'y a pas de limites entre le quantique et le macroscopique dans le cas des particules libres. Tout est quantique. Je suis très assuré là-dessus.

http://www.automatesintelligents.com...9/gondran.html

[Nicophil]

Tu découvres là le fameux "paradoxe du chat de Schrödinger". Mais il n'y a rien de mystérieux dès lors qu'on comprend bien toutes les implications engendrées par la description probabiliste propre à ce "paradigme".

[Nicophil]

En tout cas, le débat a lieu au niveau épistémologique, c'est-à-dire de la science de la connaissance, et non pas, ou pas seulement, au niveau de la science de la nature: il s'agit plus de répondre à la question "que signifie connaître la nature?" que de répondre à "comment est la nature?"

... Mais ma présentation n'est pas neutre et révèle déjà dans quel camp je me situe au niveau épistémologique!

[babaz]

Tu découvres là le fameux "paradoxe du chat de Schrödinger". Mais il n'y a rien de mystérieux dès lors qu'on comprend bien toutes les implications engendrées par la description probabiliste propre à ce "paradigme".

Le chat de Schrödinger interpelle sur les états superposés.
Ici, il n'y a non seulement cela, mais aussi l'histoire de l'observation.

Je répète ma question : quel accès a l'électron (onde, corpuscule ou ce que vous voulez) à cette connaissance d'être ou non observé ?

[wipe]

Le chat de Schrödinger interpelle sur les états superposés.
Ici, il n'y a non seulement cela, mais aussi l'histoire de l'observation.

Je répète ma question : quel accès a l'électron (onde, corpuscule ou ce que vous voulez) à cette connaissance d'être ou non observé ?

Cette question n'a pas de sens. L'électron se comporte de façon différente parce que dans un cas il y a interaction avec l'appareil de mesure, et pas dans l'autre.
Si un oeuf s'écrase contre du carrelage et pas contre un coussin, personne ne va essayer de faire croire qu'il y a une explication mystique, que l'oeuf "a connaissance" de la nature du coussin.

Par ailleurs, les dessins animés du "Dr Quantum" sont extrait d'un film produit par une secte de zinzins New Age adeptes du pouvoirs de l'esprits sur la matière. La présentation mystique des faits (en particulier la position farfelue de l'"observateur", et l'idée que l'électron se comporte "comme s'il savait") n'a rien d'un hasard, c'est une tentative de manipulation.

[babaz]

Comment explique-t-on l'interaction avec l'appareil de mesure ? Notre cerveau n'est-il le seul apte à 'comprendre' qu'il s'agit d'un appareil de mesure et non d'un coquelicot ? Enfin !

[wipe]

La question n'a toujours pas de sens. L'interaction a lieu parce que la mesure est une interaction. Si on met un coquelicot devant une des fentes, en fait, il fonctionnera exactement comme un instrument de mesure.

[Nicophil]

Tu confonds électron et photon.
Tout simplement: il n'y a pas moyen de mesurer sans laisser l'expérience comme si on n'avait pas mesuré: le fait de mesurer modifie l'état de ce qu'on mesure. Un photon n'est pas une voiture qu'un radar chronomètre à 140 km/h.
Donc on ne peut pas savoir ce qu'on aurait mesuré à t+1 si on n'avait pas mesuré à t.

[Ludwig]

Bonjour,



Simplement que les particules (corpuscules pour être précis) n'existent pas tant qu'elles ne sont pas observées.
Ce sont (aussi) des ondes et à ce titre ne sont pas localisés spécifiquement à un endroit bien précis.

L'observation provoque l' "apparition" de la particule, ce que l'on appelle l'éffondrement de la fonction d'onde.
Une fois l'onde éffondrée, l'objet "corspuscule/onde" se présente sous sa forme localisée, et ne pourra donc plus passer par deux fentes à la fois pour interferer avec elle-même, par exemple.


http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young

Bonjour,

On peut aussi dire que l'observation (mesure) correspond à un prélèvement d'énergie, de ce fait on modifie (énergétiquement parlant) le système observé. La majorité des instruments de mesure prélèvent une énergie dans le système, ceci est également vrai dans le monde quantique, si non comment "matérialiser" une particule sans dévier de l'énergie?

Cordialement


Ludwig

[babaz]

Bonjour,

On peut aussi dire que l'observation (mesure) correspond à un prélèvement d'énergie, de ce fait on modifie (énergétiquement parlant) le système observé. La majorité des instruments de mesure prélèvent une énergie dans le système, ceci est également vrai dans le monde quantique, si non comment "matérialiser" une particule sans dévier de l'énergie?

Cordialement


Ludwig

Bonjour,

Comment l'expliquer ?

Y aurait-il un physicien quantique dans la salle ?