Quantique, hors de l'espace et du temps?

[Senide]

Bonjour à tous
Nous pouvons nous représenter la plus part des phénomènes physiques grâce à leur interprétation dans l'espace et dans le temps.
A part des représentations obsolètes de la matière qui se sont avéré être fausses, nous ne pouvons pas décrire une représentation subatomique de la matière.
Je me posais la question, si la raison n'était pas du au fait qu'à l'échelle quantique, le temps et l'espace ne sont pas des notions en prendre en compte.
Un exemple concret serait le phénomène d'intrication qui s'affranchit de l'espace et du temps. Ce serait pour cela qu'on ne peut pas se le représenter.

[Amanuensis]

Vous connaissez une formulation de la physique quantique qui ne fasse référence ni à l'espace ni au temps ????

[vino1807]

Bonsoir,
la question que vous posez est de savoir pourquoi on ne peut se représenter mentalement un phénomène quantique?

[ù100fil]

la question que vous posez est de savoir pourquoi on ne peut se représenter mentalement un phénomène quantique?

Nous avons pourtant construit une théorie qui nous offre une représentation mentale nous permettant de décliner des modèles.

Patrick

[Senide]

Voici l'interprétation peut-être erronée que je me fais de nôtre non compréhension du phénomène d'intrication:
En physique quantique, on peut dans les équations s’affranchir de l'espace/temps. Nous sommes dans un domaine très particulier, où nous assistons à des phénomènes comme celui de l’intrication qui prouve que deux systèmes peuvent n’en faire qu’un même s’ils sont séparés, et cela sans échange d'information. C’est le phénomène de la non localité. Ce phénomène quantique ne peut pas être décrit avec des notions d'espace/temps.
En termes simple, cela signifie que l'échelle quantique est constituée de systèmes non séparés, qui font comme si c’était un tout, et où toute interaction sur un système retentit sur ce tout. Ici on est hors de l’espace et du temps, c’est pour ça qu’on ne peut se le représenter.

[exciton]

Vous connaissez une formulation de la physique quantique qui ne fasse référence ni à l'espace ni au temps ????

En parti, l'équation de Wheeler-Dewitt s'affranchit du temps.
http://www.astrosurf.com/luxorion/temps-nexistepas2.htm

[mtheory]

Bonjour à tous
Nous pouvons nous représenter la plus part des phénomènes physiques grâce à leur interprétation dans l'espace et dans le temps.
A part des représentations obsolètes de la matière qui se sont avéré être fausses, nous ne pouvons pas décrire une représentation subatomique de la matière.
Je me posais la question, si la raison n'était pas du au fait qu'à l'échelle quantique, le temps et l'espace ne sont pas des notions en prendre en compte.
Un exemple concret serait le phénomène d'intrication qui s'affranchit de l'espace et du temps. Ce serait pour cela qu'on ne peut pas se le représenter.

Dirac et Heisenberg ont explicitement dit effectivement que le schéma de la mécanique quantique renvoyait à un substratum fondamental hors et espace et hors temps mais apparaissant partiellement pour nous, qui faisons de mesures avec des objets macroscopiques, dans l'espace et le temps. Les paradoxes quantiques nous disent qu' espace et temps sont essentiellement dans les phénomènes, pas dans le réel en soi et c'est pour cela que les approches en gravitation quantique laissent deviner qu'espace et temps sont émergents, secondaires, des structures des phénomènes, pas des choses en elles-mêmes.

http://books.google.fr/books?id=NzMB...page&q&f=false

[ù100fil]

Dirac et Heisenberg ont explicitement dit effectivement que le schéma de la mécanique quantique renvoyait à un substratum fondamental hors et espace et hors temps mais apparaissant partiellement pour nous, qui faisons de mesures avec des objets macroscopiques, dans l'espace et le temps. Les paradoxes quantiques nous disent qu' espace et temps sont essentiellement dans les phénomènes, pas dans le réel en soi et c'est pour cela que les approches en gravitation quantique laissent deviner qu'espace et temps sont émergents, secondaires, des structures des phénomènes, pas des choses en elles-mêmes.

http://books.google.fr/books?id=NzMB...page&q&f=false

Un autre regard donnant une interprétation est que nous ne constatons que des effets puis par notre mode de pensée nous faisons un raisonnement inverse Bayésien pour nous représenter/construire des facteurs de cause.

Patrick

[Deedee81]

Salut,

En parti, l'équation de Wheeler-Dewitt s'affranchit du temps.
http://www.astrosurf.com/luxorion/temps-nexistepas2.htm

C'est une excellente remarque. L'espace et le temps ne fait, à la base, pas partie du formalisme de la mécanique quantique qui parle plutôt d'espaces de Hilbert, d'états, d'opérateurs divers et variés, de relations de commutation.... Mais si on s'arrête à ça, on ne va pas bien loin. Il faut forcément à un moment ou un autre faire appel à des opérateurs représentant la position et l'impulsion, parler d'équation d'évolution (équation de Schrödinger), etc... Toutes des choses qui font appels aux notions d'espace et de temps.

De fait, pratiquement tous les outils mathématiques utilisés en mécanique quantique nécessitent cette description en termes d'espace et de temps.

Jusque là, aucun problème, même avec le questionnement initial sur l'intrication, par exemple. Juste quelques précautions à prendre dans le domaine relativiste.

Curieusement, quand on essaie de marier directement la mécanique quantique et la relativité générale, le temps disparait !!!! En fait, ce n'est pas si curieux, c'est lié aux propriétés particulières de la RG. Mais c'est ennuyant. Ca donne une équation comme celle indiquée par exciton que personne ne comprend vraiment. Et dès qu'on s'attaque à la gravité quantique ce genre de problèmes se posent : on manque des outils mathématiques et conceptuels pour maîtriser la bête.

Depuis on a fait des progrès et même d'énormes progrès. La gravité quantique à boucles à trouvé (enfin, Ashtekar au début puis d'autres) le moyen de contourner ces difficultés. Mais la situation reste extrêmement difficile.

Il y a encore énormément de travail mathématique (pour le moment) et expérimental (ça viendra bien, pour le moment on se limite surtout aux fondations de la MQ) qui nous attend.

A vos équations les gars.

[Amanuensis]

Pour moi on questionne le fond même de la physique.

Si on considère que la physique est un outil de prédiction, il est impossible d'imaginer la physique sans la notion de temps.

Soit la physique est un outil pratique, et la notion de temps est incluse dans tout modèle physique, quel qu'il soit, par nécessité venant de la définition d'un modèle physique comme quelque chose permettant des prédictions (et donc en particulier quelque chose de réfutable).

Soit on accepte dans la physique des modèles descriptifs sans pouvoir de prédiction, donc non réfutables, et dont l'intérêt est essentiellement esthétique, voire métaphysique.

---

Quand à l'idée que l'équation de l'équation de Wheeler-Dewitt s'affranchirait du temps, elle est immédiatement contrée par le site même cité (mise en rouge par moi) :

La solution de cette équation, c'est-à-dire le calcul de la "fonction d'onde" Y de l'Univers, permet d'évaluer la probabilité que l'Univers adopte telle ou telle structure géométrique. Cette description porte le nom de géométrodynamique quantique, GDQ. Il s'agit donc d'une théorie dynamique et métrique obéissant au fameux principe d'indétermination de la physique quantique et aux lois de l'espace-temps de la relativité générale.

Et je zappe le "en partie", qui n'a pas de sens pour moi. Soit un modèle ne fait pas référence au concept de temps, soit il le fait, il n'y a pas de moyen terme.

Si par "en partie" on voudrait signifier qu'aucun temps-coordonnée n'apparaît dans l'équation, c'est le cas de toute équation écrite de manière covariante ! L'équation de champ d'Einstein par exemple ne fait apparaître aucun temps-coordonnée, et dire qu'elle s'affranchit "en partie" du concept de temps fait quelque peu curieux pour un modèle de l'espace-temps : clairement, elle ne s'en affranchit pas du tout.

Ce dont s'affranchissent les équations covariantes, c'est d'un temps commun à tous les observateurs : elles sont écrites de manière à s'appliquer à n'importe quel observateur, et donc à n'importe quelle observation, qui, elle, sera exprimée avec un temps-coordonnée, spécifique à l'observateur.

Donc, oui, elle s'affranchisse DU temps, au sens d'une datation universelle ; mais elles ne s'affranchissent pas du concepts de temps, ni DES temps, des différentes datations possibles, datation dont l'apparition est inévitable dès qu'on parle d'observations, d'observateurs, de modèles prédictifs applicable par chaque observateur, de possibilité de réfuter de tels modèles, et, in fine, de science physique.

Si on supprime les notions d'observation, d'observateur, etc., on peut peut-être se passer de toute notion de temps. Mais pour moi ce n'est plus de la physique.

[Deedee81]

Quand à l'idée que l'équation de l'équation de Wheeler-Dewitt s'affranchirait du temps, elle est immédiatement contrée par le site même cité (mise en rouge par moi) :

La citation en question me semble un vœux pieu. Personne ne sait vraiment résoudre cette équation. Enfin, si, partiellement. En faisant des hypothèses sur le superespace (espace de toutes les variétés riemaniennes 3D), c'est l'approche du mini superespace.

Mais regarde bien l'équation : pas de coordonnée du temps dans cette équation (techniquement, ça vient du fait que l'hamiltonien de la RG est un hamiltonien de contrainte, c'est que j'avais lu dans la déduction de cette équation dans le cours de Thieman).

Si par "en partie" on voudrait signifier qu'aucun temps-coordonnée n'apparaît dans l'équation, c'est le cas de toute équation écrite de manière covariante !

Je ne suis pas entièrement d'accord car si le temps n'apparait pas littéralement dans une formulation covariante géométrique (par exemple l'équation d'Einstein G = T), il n'empêche que les objets géométriques admettent une description en termes de composantes (après choix de repères, etc....) avec une coordonnée temporelle. Le temps ne disparait pas, il est juste "masqué".

Ce n'est pas le cas de l'équation de Wheeler-DeWitt. Les objets sont 3D spatiaux et la coordonnée du temps ni est ni explicite, ni implicite.

Par contre, je suis d'accord sur ce que tu dis sur l'usage en physique. Ce n'est pas pour rien que ces découvertes ont été si désagréables en physique. Comment écrire une équation d'évolution quant il n'y a plus de temps ? Et en gravité quantique à boucles, une étape essentielle a été la capacité à adapter le formalisme des boucles (dit avec "temps gelé") à celui des mousses de spins (avec une coordonnée temps explicite) ce qui a permis les première avancée réellement physique. Avant d'en arriver là, c'était des maths sans espoir d'en faire de la physique un jour.

[jacquolintégrateur]

Citation de Deedee81:

Et en gravité quantique à boucles, une étape essentielle a été la capacité à adapter le formalisme des boucles (dit avec "temps gelé") à celui des mousses de spins (avec une coordonnée temps explicite) ce qui a permis les première avancée réellement physique. Avant d'en arriver là, c'était des maths sans espoir d'en faire de la physique un jour.

Bonjour
Pour moi, on ne "fera de la physique" avec une (quelconque) théorie de gravité quantique seulement quand les deux conditions suivantes seront satisfaites:
- La théorie permettra de calculer la structure hyper-hyper-hyper...fine des niveaux d'énergie, disons, d'un nucléon (les hyper en série s'expliquent par l'extrême petitesse de la constante de couplage de la gravitation)
- On saura mettre en oeuvre un protocole expérimental permettant de procéder à des expériences qui vérifieront les niveaux prédits.
Cordialement

[Amanuensis]

Ce n'est pas le cas de l'équation de Wheeler-DeWitt. Les objets sont 3D spatiaux

C'est le cas des fonctions d'état. Dans une fonction d'onde "classique", les objets sont aussi 3D spatiaux.

et la coordonnée du temps ni est ni explicite, ni implicite.

Ce qu'il faudrait montrer est que l'équation ne fait appel à aucune variété 4D dont la signification serait la description d'un espace-temps au sens de la RG.

Or, si je prend l'équation telle que présentée dans le wiki anglophone,



la référence à une variété 4D est explicite, et confirmée dans la suite du texte (rouge par moi) :

It is also important to note that the action integral is taken over so called Euclidean metrics; i.e. metrics with signature (+,+,+,+) that are obtained from Lorentzian metrics - with signature (-,+,+,+) - by performing a Wick rotation of the time coordinate t \rightarrow it. The reason for this choice is that these, Euclidean, metrics are compact and therefore have no boundary at infinity on which we need to fix values of the wave function and its derivatives.

Ce qui d'ailleurs me rend perplexe, puisque le texte réfère explicitement à un temps-coordonnée...

Bref, le concept d'espace-temps 4D est implicite un peu partout dans l'équation, même si "l'inconnue" n'est pas présentée comme une fonction "du temps", ce qui ne serait pas acceptable comme l'indique l'article : "Because the concept of a universal time coordinate seems unphysical, and at odds with the principles of general relativity, the action is evaluated ...".

Comme j'ai cherché à l'expliquer, dans ce genre de cas, un "temps" est ensuite introduit quand on veut traduire les objets en observations.

Par contre, je suis d'accord sur ce que tu dis sur l'usage en physique. Ce n'est pas pour rien que ces découvertes ont été si désagréables en physique. Comment écrire une équation d'évolution quant il n'y a plus de temps ?

En l'exprimant de manière covariante, avec des coordonnées quelconques ! Où est le problème ?

Encore une fois, la question n'est pas si on peut ou pas écrire des équations sans temps-coordonnée, elle est si le concept de temps, celui de l'observateur, peut être "oublié. Pour moi, non. Tout formalisme "covariant" doit pouvoir être traduit en observations. C'est d'ailleurs exactement ce que vous décrivez à propos de la gravité en boucle.

Pour moi, et je me trompe peut-être, je vois dans les discussions sur le sujet une confusion entre le concept de temps et un temps-coordonnée.

[Deedee81]

C'est le cas des fonctions d'état. Dans une fonction d'onde "classique", les objets sont aussi 3D spatiaux.

Exact, mais dans ce cas le temps apparait explicitement dans l'équation de Schrödinger (ou comme une coordonnée de l'opérateur dalembertien pour Dirac).

Ce n'est pas le cas de W-D, le temps n'apparait ni "dans" les objets, ni dans l'équation. Mais voir ci-dessous, il y a un malentendu quelque part.

Or, si je prend l'équation telle que présentée dans le wiki anglophone,

Faudra que j'aille voir de plus près. Ce n'est pas du tout la formulation telle que je la connais (j'ai d'ailleurs lu une remarque amusante, je ne sais plus où, d'un auteur qui disait qu'il y avait autant d'équations W-D que d'auteurs ).

Dans le livre Gravitation il donne aussi une description imagée (pas très technique je veux dire, ce n'est qu'une intro) du superespace de toutes les variétés 3D.

C'est clairement ce qui a entrainé notre désaccord.

Je ne suis pas super fan du sujet W-D, mais un de ces quatre j'essaierai de débroussailler le sujet et j'en reparlerai. Faut juste que je mette de l'ordre dans la tonne d'articles que j'ai chez moi (je devrais plus travailler sur ordi, je suis un vieux de la vieille )

D'ailleurs :

[...] Pour moi, non. Tout formalisme "covariant" doit pouvoir être traduit en observations. C'est d'ailleurs exactement ce que vous décrivez à propos de la gravité en boucle.

Oui, tout à fait. Je suis entièrement d'accord. Sans le temps (au moins à certaines étapes des calculs), ça reste de jolies maths mais ce n'est pas de la physique. Thorn en faisait la remarque : la formulation géométrique est élégante et sans doute la meilleure mais il faut à un moment donné repasser aux composantes pour faire de la physique.

Pour moi, et je me trompe peut-être, je vois dans les discussions sur le sujet une confusion entre le concept de temps et un temps-coordonnée.

Sur ce point on ne parlait peut-être pas tout à fait de la même chose. Tu as raison. Par exemple, dans le formalisme des boucles, le temps n'y est pas présent (au départ). Mais il s'agit bien du temps coordonnée. Le temps (concept) est lui bien présent (profondément enfoui dans l'espace des états) puisqu'on réussit à le retrouver dans le formalisme des mousses de spin. S'il n'y existait pas il faudrait l'introduire artificiellement. Le temps coordonnée n'est que la traduction mathématique du concept de temps. Le deuxième est indispensable mais difficile de travailler sans le premier.

[mtheory]

Le temps n'apparait pas dans WDW parce que le temps est une notion interne à l'univers qui apparait pour un observateur à l'intérieur de l'univers. L'univers comme un tout, et donc comme un bloc 4D ne peut pas dépendre du temps. La MQ nous laisse entrevoir un substratum physique sans temps ni espace duquel émerge le temps et l'espace pour un observateur, c'est à dire dans la caverne de Platon. Une analogie, on a besoin d'une charge test pour définir l'existence d'un champ électromagnétique opérationnellement, mais nous arrivons finalement à la notion de champ électromagnétique autonome. De même nous avons besoin d'appareil de mesure avec les notions de temps et d'espace macroscopiques pour définir opérationnellement l'état quantique d'un système mais nous savons que cet état transcende les notions d'espace et de temps classiques macroscopiques. La MQ se comprend nettement mieux si l'on articule un point de vue platonicien avec une méthodologie positiviste, ce que précisément Heisenberg faisait.