Effet EPR et relativité

[Chip]

Si j'envoie des photons un par un mais que le signal lumineux reste cohérent malgré le passage dans les collimateurs (ie est resté apte à produire des franges d'interférence en sortie des collimateurs) chaque photon se découpe en deux paquets d'onde dont chacun passe en même temps par les deux dispositifs de collimation et d'orientation indépendants. "Le" photon ne choisit sa position qu'en rencontrant un détecteur à la sortie de l'un des deux collimateurs (et non à l'entrée des collimateurs sinon le signal lumineux ne pourrait plus donner lieu à des franges d'interférence en raison du principe de complémentarité).

Ceci est parfaitement clair, personne ne dit autre chose.

Ce qui me choque dans votre réponse #42, c'est qu'elle est en parfaite contradiction avec votre réponse #40. Il faut se décider pour une réponse commune, ou éventuellement établir une distance à partir de laquelle on passe d'un type de réponse à l'autre.

Je rappelle que les deux questions ont été posées :

1) dans le message 36 (détecteurs placés juste après leurs trous respectifs)
2) dans le message 41. Dans ce message il y a en fait deux questions (2a : faisceaux collimatés parallèles entre eux, puis 2b faisceaux collimatés qui se croisent et se séparent -- dans les deux cas les faisceaux ne se recouvrent pas au niveau des détecteurs) mais on bute déjà sur la question 2a (faisceaux collimatés parallèles entre eux).

Pour moi la réponse aux deux questions est identique et sans ambiguïté :

1) lorsque le détecteur placé juste après le trou du haut fait "clic!", on dit "tiens, cette fois le photon est passé par le trou du haut" (et vous êtres d'accord avec cette interprétation strandard, cf votre réponse #40).

2a) lorsque le détecteur, placé un peu plus loin sur le trajet du faisceau collimaté issu du trou du haut (et ne pouvant recevoir aucune lumière venant du faisceau du bas, par construction, puisque les deux faisceaux collimatés et parallèles entre eux ne se recouvrent pas) fait "clic!", on dit encore "tiens, cette fois le photon est passé par le trou du haut". Mais là vous n'êtes plus d'accord, cf votre réponse #42.

Je le répète : vos deux réponses sont contradictoires, à moins de pouvoir donner précisément une distance à partir de laquelle vous passez d'un type de réponse à l'autre.

[chaverondier]

Ce qui me choque dans votre réponse #42, c'est qu'elle est en parfaite contradiction avec votre réponse #40.

Je ne vois pas de contradiction. La contradiction apparaît seulement si l'on tend à attribuer au photon une trajectoire classique, c'est à dire sans tenir compte du fait que la fonction d'onde du photon peut suivre en même temps deux trajectoires distinctes qui ne se recoupent pas, celle du haut et celle du bas, puis, brutalement, être détecté plus loin sur une seule des deux trajectoires (où les deux "moitiés de photon" décident brutalement de venir se rassembler après avoir suivi les deux trajectoires en même temps). C'est ce que l'on appelle la réduction instantanée du paquet d'onde.

Lorsque le détecteur, placé un peu plus loin sur le trajet du faisceau collimaté issu du trou du haut (et ne pouvant recevoir aucune lumière venant du faisceau du bas, par construction, puisque les deux faisceaux collimatés et parallèles entre eux ne se recouvrent pas)

Pas d'accord. La "moitié de photon" qui suit la trajectoire du bas peut et doit "sauter" instantanément pour "rejoindre l'autre moitié", celle qui suit la trajectoire du haut si la décision est prise par "les deux moitiés de photon" de se manifester en haut (pour respecter la conservation du nombre de photon, c'est à dire pour conserver la norme de la fonction d'onde du photon, c'est à dire encore l'unitarité de l'opérateur d'évolution). Il s'agit là de la réduction instantanée et spatialement étendue du paquet d'onde du photon (dans le cas particulier d'une mesure de position) exprimant de façon particulièrement nette la non localité quantique. J'ai soigneusement détaillé tout ça dans mon message 40 du 4/01/05 sur ce fil à 19h02.

Je le répète : vos deux réponses sont contradictoires, à moins de pouvoir donner précisément une distance à partir de laquelle vous passez d'un type de réponse à l'autre.

Il n'y a pas de contradiction. Il y a conflit avec la vision classique (inspirée de considérations de localité et de trajectoire classique). Dans une vision classique (ie non quantique), il y a impossibilité de la réduction en un seul endroit du paquet d'onde d'un photon dont la fonction d'onde est présente en deux endroits en même temps (sur la trajectoire du haut et celle du bas) juste avant la mesure de position du photon (sa détection).

Il est à noter que la détection de franges d'interférence ayant cours au niveau de la lentille s'apparente à une mesure d'impulsion puisqu'elle permet de connaître la longueur d'onde du photon (qui est inversement proportionnelle à son impulsion). Or mesure d'impulsion et mesure de position ne commutent pas. Cela signifie que la mesure de position réalisée dans l'expérience 3 d'Afshar derrière les deux miroirs ne peut pas révéler une position du photon préexistante à cette mesure de position. En effet, le photon n'est pas dans un état (presque) propre de l'opérateur position mais plutôt dans un état (presque) propre de l'opérateur impulsion. La détection du photon derrière l'un des deux miroirs de l'expérience 3 de Afshar modifie donc l'état quantique du photon. La "moitié du haut" décide brusquement, d'un commun accord avec les deux détecteurs et avec sa "moitié du bas", de se manifester à un seul endroit (pour respecter la conservation du nombre de photons).

Par contre, ce qui est tout de même intéressant dans l'expérience 3 de Afshar, c'est qu'elle souligne clairement le caractère objectif de la réduction du paquet d'onde. Lorsque le détecteur fait clic en haut alors que "le" photon était à la fois en haut et en bas avant sa mesure de position (comme le prouve la présence de franges d'interférence au niveau de la lentille) c'est bien l'état du photon et pas seulement la connaissance de l'observateur sur la position du photon qui a été modifiée par la mesure quantique (il occupait deux positions et non une seule juste avant sa détection).

En mécanique quantique, la position du photon n'est pas une propriété intrinsèque du photon préexistant à sa mesure (pas en tout cas quand il est dans un état où sa fonction d'onde est étalée) mais une propriété de son interaction avec un détecteur. Cette information est créée et non révélée par la mesure de position quand le photon n'est pas déjà dans un état propre de l'opérateur position. "unmeasured outcomes don't exist" a coutume de dire le physicien théoricien Asher Perez.

Bernard Chaverondier

[Chip]

Je suis, depuis le début, d'accord avec une bonne partie de ce que vous dites.

Cependant, il est absolument clair que vous ne pouvez pas dire à la fois :

-- "oui, le photon est passé par le trou du haut" lorsqu'il est détecté par le détecteur du haut placé juste derrière le trou (0,1mm après le trou pour fixer les idées), et
-- "non là je ne peux rien dire" lorsqu'il est détecté sur son faisceau collimaté non pas à 0,1mm (puisque là vous dites encore "oui, le photon est passé par le trou du haut"), mais 2mm ou 20cm. Il faut au moins se décider sur une distance à partir de laquelle on change d'opinion.

Il y a une contradiction évidente, et ce n'est pas une question de représentation classique contre représentation quantique.

Par ailleurs, dans la pratique courante du "physicien quantique",

a) quand un détecteur détecte un photon juste après un masque percé d'un unique trou, le physicien dit "tiens, un photon est passé par le trou". Que dites-vous à cet instant?
b) quand il y a un deuxième trou dans le masque, à deux mètres du premier, et formant un faisceau ne pouvant parvenir au premier détecteur (un faisceau collimaté par exemple, sans aucune influence d'aucune sorte sur ce qui peut se passer au niveau du détecteur placé contre le premier trou) il dit encore "tiens, un photon est passé par le premier trou". Que dites-vous à cet instant? Je rappelle que le calcul de mécanique quantique donne exactement le même résultat si le second trou est fermé, car il n'y a, que le deuxième trou soit ouvert ou fermé, aucun chemin de probabilité non nulle passant par ce second trou jusqu'au détecteur.
c) il dit encore "tiens, un photon est passé par le premier trou" lorsqu'il éloigne le détecteur d'un millimètre, etc., et il le dit tant que la probabilité de présence associée aux chemins passant par le second trou est nulle au niveau du détecteur. Bien sûr il ne le dit pas quand les deux chemins (premier et second trou) sont possibles.

Ça ne veut en rien dire qu'avant la détection on sait dire où est le photon. Mais au moment de la détection, le photon est au niveau de détecteur. Et comme il n'y a pas d'autre chemin menant au détecteur que celui passant par ce trou, le physicien dit "tiens, le photon est passé par le trou".

En effet, le photon n'est pas dans un état (presque) propre de l'opérateur position mais plutôt dans un état (presque) propre de l'opérateur impulsion

Non, il est dans une superposition de deux états propres de l'impulsion, ce qui n'est pas un état propre de l'impulsion (même pas "presque propre").

[Chip]

remarque : quand je dis qu'il est dans une superposition d'états propres de l'impulsion, je parle bien sûr d'une superposition d'états "presques propres" de l'impulsion, car il ne peut être question expérimentalement d'ondes planes infinies, de plus ici les faisceaux sont divergents. Enfin bref, ce qui est important c'est qu'il s'agit d'une superposition d'états ("presque") propres de l'impulsion, et non d'un état ("presque") propre de l'impulsion.

[humanino]

...ce qui tout de meme montre bien que l'on ne peut pas savoir par quel trou le photon est passé et que la bonne vieille MQ est sauve

Merci à vous deux pour cette très intéressante discussion !

[Chip]

...ce qui tout de meme montre bien que l'on ne peut pas savoir par quel trou le photon est passé et que la bonne vieille MQ est sauve

À ce stade on n'en est qu'à la fonction d'onde représentant le photon avant qu'il ne soit détecté. C'est après la détection que le différend survient, sur la façon d'énoncer le résultat.

Par contre si je peux me permettre d'insister, tes considérations sur les interférences au niveau des miroirs et des détecteurs dans "Afshar-étape1" ne sont pas une question d'interprétation... mais simplement une erreur : il n'y a ni interférences ni termes croisés à ce niveau (ou, formulé autrement, les termes croisés sont, à ce niveau, nuls -- non pas à cause d'une perte de cohérence mais parce qu'il n'y a plus de recouvrement).

[chaverondier]

Vous ne pouvez pas dire à la fois :
-- "oui, le photon est passé par le trou du haut" lorsqu'il est détecté par le détecteur du haut placé juste derrière le trou (0,1mm après le trou pour fixer les idées), et
-- "non là je ne peux rien dire" lorsqu'il est détecté sur son faisceau collimaté non pas à 0,1mm (puisque là vous dites encore "oui, le photon est passé par le trou du haut"), mais 2mm ou 20cm. Il faut au moins se décider sur une distance à partir de laquelle on change d'opinion.

Pour moi, affirmer que le photon est passé par le trou du haut sous le prétexte qu’on l’a détecté derrière le trou du haut (que ce soit à 0,1 mm ou à 20 cm) est un abus de langage qui généralement ne prête à conséquence mais est faux dans la présente discussion. Il revient à attribuer au photon une trajectoire classique alors que l’on a pas de preuve qu’il avait déjà acquis une position (par réduction du paquet d’onde induite par interaction avec son environnement) avant sa détection.

* Si en enlevant les détecteurs de la sortie des collimateurs, je peux encore faire interférer le faisceau du haut et celui du bas, alors ça veut dire que c'est la détection (et non le collimateur) qui oblige le photon a choisir une position. Dans ce cas, le détecteur ne révèle pas une information de position du photon préexistante, il la crée en provoquant la réduction du paquet d'onde. Le photon n’est alors pas passé par le trou du haut, il y a seulement été détecté.

* Si en enlevant les détecteurs situés en sortie des collimateurs, je ne parviens plus à faire interférer les faisceaux issus des collimateurs, ça veut dire que ce sont les collimateurs qui ont provoqué la réduction du paquet d'onde, ie ce sont les collimateurs qui ont réalisé la mesure quantique de position du photon (mesure quantique qui ne doit pas être confondue avec un processus classique d'acquisition d'information. La mesure quantique est un processus d’interaction qui se produit que l’observateur en soit informé ou pas). Le détecteur ne fait alors que m'informer d'une position que le photon avait déjà acquise avant sa détection (par son interaction avec les collimateurs).

Quand il y a un deuxième trou dans le masque, à deux mètres du premier, et formant un faisceau ne pouvant parvenir au premier détecteur (un faisceau collimaté par exemple, sans aucune influence d'aucune sorte sur ce qui peut se passer au niveau du détecteur placé contre le premier trou) il dit encore "tiens, un photon est passé par le premier trou". Que dites-vous à cet instant?

Dans la présente discussion, pour éviter de se prononcer sans preuve sur le moment où le photon a acquis sa position, il vaut mieux dire que le photon a été détecté au premier trou (et non est passé par le premier trou ce qui implicitement revient à dire que l'on a fait un simple constat d'une situation préexistante).

Peut-être le photon avait-il acquis sa position avant sa détection, mais pour le savoir, il faudrait s'assurer de l'impossibilité d'obtenir une figure d'interférence en rassemblant à nouveau les deux faisceaux. Si la figure d'interférence peut être obtenue, cela veut dire que le photon n'est pas passé par le trou du haut, mais par les deux et a été détecté au niveau du trou du haut.

A noter que si il y a un détecteur seulement en haut et qu'un photon passe par le trou du bas, sa position est mesurée par ce détecteur, même si l'observateur n'en est pas informé. En effet, ce détecteur ne prévient pas l'observateur des photons qu'il contraint à passer en bas en ne les détectant pas. C'est toute la difficulté de la mesure quantique. Il ne faut pas la confondre avec un processus d'acquisition d'information. L'interprétation de la mesure quantique comme un changement d'état dans la connaissance de l'observateur évoquée dans l’interprétation de Copenhague pour tenter de faire coller la réduction du paquet d’onde avec la Relativité du mouvement est une interprétation que je crois incorrecte (voir http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm pour une formulation de l’invariance relativiste compatible avec l’hypothèse d’objectivité de la réduction du paquet d’onde). C’est seulement la mesure classique que l’on peut interpréter comme un processus d’acquisition d’information perturbant faiblement le système observé.

Ça ne veut en rien dire qu'avant la détection on sait dire où est le photon. Mais au moment de la détection, le photon est au niveau de détecteur. Et comme il n'y a pas d'autre chemin menant au détecteur que celui passant par ce trou, le physicien dit "tiens, le photon est passé par le trou".

C'est un abus de langage qui généralement ne prête pas à conséquence, mais, dans la présente discussion, si on prend l'expression au pied de la lettre, tant que l'interférence est possible, c'est faux. Tant que le photon n'a pas acquis une position déterminée par réduction du paquet d’onde (induite par interaction avec son environnement) il passe en même temps par le chemin par lequel une particule classique peut atteindre le détecteur et par le chemin par lequel une particule classique ne peut pas atteindre le détecteur.

Bernard Chaverondier

[ventout]

Expériende de pensée:
je suis un train d'onde à l'instant même de ma première naissance
et je connais déjà ma vie et ma fin.
Je ne serais vraiment "individué" en tant que particule qu'au moment même de ma disparition, ma deuxième naissance étant ma mort: je retournerais à la matière.
Pourtant, dès mon premier début, je vais vers cette fin et n'aurais vécu le cycle complet de ma vie qu'à ce funeste instant. Je ne passe ni par ci ni par là parce que je ne suis pas encore totalement "je".
L'observateur macroscopique ignore que dès ma naissance je connais déjà toute ma trajectoire: quoi qu'il décide, sa décision m'était déjà connue (comme par un tunel, je voyais déjà ma fin, IMMEDIATE).

Si l'observateur tient tant au concept d'une causalité ABSOLUE, c'est peut-être bien, pour partie, à cause de la façon même dont son esprit fonctionne: la raison logique avance pas à pas et trouve du confort à penser le monde à son image (voyons l'histoire des sciences !).

[Chip]

Chaverondier, je n'ai pas le temps de répondre aujourd'hui, je le ferai demain. Je suis tout à fait d'accord sur le fait que ce qui est dit habituellement est un abus de langage, que tous les physiciens (même les plus reconnus) font, tout simplement parce que ça ne prête pas à conséquence, dans aucune expérience (y compris l'expérience Afshar-étape1). Quand il y a un trou dans un masque et qu'on détecte un photon 1mm après ce trou, les physiciens disent "le photon est passé par le trou". C'est un abus de langage, car rien de permet directement de dire cela. C'est de ce type d'abus de langage dont nous parlons, le fait qu'il y ait un deuxième trou ici ou là (sans interaction possible avec le détecteur bien entendu) ne change rien. C'est le même abus de langage dans les deux cas. Vous trouverez peu de physiciens qui dans leur pratique quotidienne tiennent un discours tel que "on ne peut pas dire que le photon est passé par le trou ou non, on n'en sait rien, même si c'est le seul trou et qu'on a détecté le photon juste après".

[glevesque]

Salut

Dans cette situation très précise, il ni aurait pas un indice de difusion qui influerait sur la qualité de la réduction du paquet d'onde. Un indice qui stipulerait la distance nominimale de l'influence inductive des probabilité ondulatoire et de leurs influence phénoménale. C'est-à dire qu'en dessous d'une certaines valeurs d'angle de projection et d'orientation de l'onde généraliste du paquet d'onde, les effets son externe à son influence (Ex : 1 mm versus 10 mm). Ceci équivauderais à l'indice des possibles phénoménales du par les distances angulaires du phénomène en question, et qu'en dessous de cette indice, aucune réduction du paquet d'onde ne serait permit et donc d'aucune probabilité directionnelle et phénoménale. (Bon en gros car je ne suis pas spécialiste de la question)

A++

[glevesque]

Salut

Je cherche a comprendre et a visualiser le phénomène.

Nous avons un électron qui interagit avec un photon, la réaction est presque qu'immédiate par la réimmission d'un nouveau paquet d'onde. Ce paquet d'onde encapsule les différentes probabilités interactionnelle et éventuelle d'un photons, cette onde qui se propage à la vitesse de la lumière et de manière cocentrique à l'électron émeteur. Après une certaine durée de propagation l'indice du paquet d'onde rencontre sur son passage une autre paticule de matière-énergie avec laquelle elle va interagire. La réaction coupe la dualité corpusculaire et ondulatoire, en faisant diminuer l'indice des probables possibles éventuelle du paquet d'onde originale, ceci s'appel la réduction du paquet d'onde qui encadre la réaction interactionnelle des particules mis en cause.

Mais voilà donc ma question, si l'onde se propage de cette manière et des quelle interagit, elle va donc couper de manière instantané la courbure de propagation de cocentrisitée initiale. De qu'elle phénomène peut-il se dégager de tout sa par rapport au tissus d'espace-temps, qu'elle en sont les effect. Les phénomènes EPR, peuvent-ils êtres la représentation du non bris qui est alors porté sur l'influence qui est induit sur la métrique d'espace-temps qui suit le paquet d'onde initiale et de l'ensemble de ses probabilité interactionnelle. Pouvant induire ainssi une certaine forme d'influence multiples sur les particules de matière-énergie qui peuvent-êtres éventuellement en interactions selon la propagation réductrice du paquet d'ondes interactionnelle initiale.

Je pose une drole de question, je le sais !!!! mais est-ce que le phénomène de réduction (sans EPR) peut-être représenter de cette manière, en visualition des choses par l'immagination.

Merci à l'avence !!!

A++

[humanino]

les termes croisés sont, à ce niveau, nuls -- non pas à cause d'une perte de cohérence mais parce qu'il n'y a plus de recouvrement.

oui tu as raison sur ce point depuis le début. J'ai très mal argumenté, en fait je ne doutais pas qu'il devait y avoir une erreur quelque part puisque des remises en question de la MQ il y en a tellement souvent ! Pour autant j'étais moi aussi dans l'erreur. Merci encore à toi donc.

[Chip]

Pour Chaverondier.

Je complète mon message d'hier. Quand un détecteur détecte un photon alors qu'il est placé derrière un trou unique percé dans un masque, le physicien (ou la physicienne) dit "le photon est passé par le trou". C'est un "abus de langage", puisque la mécanique quantique ne dit rien sur une "trajectoire" qu'a pu prendre le photon (bien que les calculs fassent intervenir tous les chemins possibles) et ne s'occupe que de la probabilité de détecter le photon si on place un détecteur ici, ou là. Dire que le photon est passé par le trou c'est bel et bien parler d'une trajectoire du photon, ou du moins d'une "localisation intermédiaire" au niveau du trou. Néanmoins cet abus de langage n'a aucune conséquence, et c'est pour cela qu'on dit sans crainte "le photon est passé par le trou". D'ailleurs vous faites également cet abus de langage, en répondant "si. Dans ce cas pas de problème" à la question "Quand le détecteur du haut [placé juste derrière le trou] fait "clic!", tu ne peux pas dire si le photon est passé par le trou du haut ou le trou du bas?" dans laquelle il est explicitement question d'un passage du photon par un trou.

En suivant réellement votre formulation rigoriste, il faudrait dire quelque chose comme : « lors de l'expérience, la probabilité de présence du photon s'est étalée dans l'espace, notamment jusque derrière le trou où se trouve le détecteur. Au moment où le photon a été détecté, il s'est brusquement localisé à l'endroit du détecteur, sans que l'on puisse dire que le photon est passé par le trou : avant sa détection il était tout aussi bien juste avant le détecteur, que de l'autre côté de l'écran un peu plus loin. Avant l'instant de la détection, il est donc tout aussi bien "passé" que "non passé" par le trou, tout comme dans une expérience à deux trous le photon serait aussi bien "passé par le trou 1" que "passé par le trou 2" que "de l'autre côté de l'écran, un peu plus loin" ».

Le fait qu'il y ait un second trou dans le masque ne change rien à cette interprétation (ou formulation) pour peu qu'il n'y ait aucune possibilité pour que la lumière passant par ce second trou atteigne le détecteur. Il n'y a donc aucun risque de confusion lorsqu'on dit "le photon est passé par le trou du haut (ou du bas selon le détecteur faisant clic!)" dans les expériences de mes questions 1, 2a et 2b (message 46).

Cet "abus de langage", la plupart des physicien(e)s le fait, et ça ne porte pas à conséquence. Exemples :

- Richard Feynman (Feynman’s Lectures on Physics) : « What we must say (to avoid making wrong predictions) is the following. If one looks at the holes or, more accurately, if one has a piece of apparatus which is capable of determining whether the electrons go through hole 1 or hole 2, then one can say that it goes either through hole 1 or hole 2 » http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/feyn1.htm

- Rodney Loudon (The Quantum Theory of Light, chap. 6) : « If a phototube is placed behind one of the pinholes to detect photons passing through (...) ».

On pourrait ajouter des milliers d'autres exemples, à commencer par tous les articles traitant d'expériences de "welcher weg", dans lesquelles la visibilité des franges d'interférence s'atténue jusqu'à disparaître lorsque qu'on a une information complète sur le trou par lequel passent les particules (tantôt en haut, tantôt en bas, que les détecteurs soient placés au niveau de chaque trou ou un peu après, peu importe si aucun recouvrement des faisceaux n'est possible à leurs emplacements).

Bref, cette formulation est généralisée, et ça ne pose aucun problème, y compris dans l'expérience Afshar-étape1.

[Chip]

Pour humanino : content de voir qu'on est d'accord sur ce point Bon, pour les fibres "capables de piéger la lumière incidente à 90 degrés sur leur tranche", je suis toujours preneur d'une référence précise.

[glevesque]

Salut Chip

Et moi alors, j'aimerais bien aussi qu'on me démèle un peut dans tout ca, par rapport à mon poste 55, et peut-être un peut moins pour mon poste 56. SVP !!!!

L'onde de probalité (le paquet d'ondes) est de forme cocentrique autour de la paticule émétrice, mais peut-on visualiser tout ca par une sorte de vague du milieu tissus espace-temps. Et dès que le paquet d'ondes est réduits par une interaction éventuelle avec une particule de matière-énergie. Peut-on dire (de la forme visuelle d'interprétation) qu'il y a bris de continuité ou cassure du mouvement ondulatoire du tissus spatio-temporelle. Et si deux particules étaient situés exactement à égale disctance d'une particule émétrice d'un paquet d'ondes, la réduction de celle-ci (paquet d'onde) s'éffectuerait-elle de manière simultané par absortion et diffusion de deux réduction simultané du paquet d'onde initiale, un peut comme les phénomènes EPR !!!!!

A++