Effet EPR et relativité

[Chip]

Je ne peux pas répondre à tes messages... parce que je ne les comprends pas.

[glevesque]

Salut Chip

En gros ce que je voudrais savoir, c'est comment peut ton visualiser la propagation d'un paquet d'onde, de comment les physiciens interprètes t-ils la chose ?

A++

[Chip]

En très gros, c'est comme la propagation d'un paquet d'ondes classique (par exemple un paquet d'ondes créé à la surface de l'eau après y avoir jeté un caillou). Mais il y a bien sûr des différences, entre autres :

- le paquet d'ondes représente une amplitude de probabilité, ce qui est bien sûr typiquement quantique
- un paquet d'ondes classique peut se mettre sous une forme réelle, alors qu'une fonction d'onde quantique est complexe de façon fondamentale (au sens : nombre complexe)
- le paquet d'onde peut mélanger aspect spatial (fonction d'onde) et états internes d'une particule. Une même particule peut être représentée par plusieurs paquets d'ondes associés à ses différents états internes (expérience de Stern et Gerlach par exemple)
- il peut y avoir intrication avec d'autres sytèmes lors de la propagation (par interaction) ce qui présente des propriétés typiquement quantiques
- on ne peut pas toujours associer l'équivalent d'une fonction d'onde à un photon
- etc. etc. etc.

[glevesque]

Salut Chip

Le paquet d'onde est-il l'ensemble possible de toute les probabilités éventuelle qui sort d'une interaction quelconque. Exemple un électron qui émet un photon, ici le paquet d'onde originale serait représenté par toutes les directions possibles avant un phénomène interactionnelle !!!

A++

[chaverondier]

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"

Pas (ou disons presque pas) dans le cas où il y a un trou unique. Dans ce cas, on peut dire que c'est vrai, car la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce 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!", le photon est passé par le trou du haut" dans laquelle il est explicitement question d'un passage du photon par un trou.

Dans cette réponse, je m’étais trompé. En effet, dans le cas où j'avais répondu ça, il y avait deux trous. Ma réponse était donc fausse. Je suis tombé dans le panneau de l'abus de langage usuel sans me rendre compte que c'était un abus de langage (je m'en suis rendu compte seulement en poursuivant et en affinant la discussion). La fonction d'onde du photon est présente aux deux trous tant que l'on peut faire interférer les deux faisceaux issus de ces deux trous. Le photon passe alors par les deux trous, puis est détecté derrière l’un de deux selon le mécanisme de réduction du paquet d'onde. Bref, bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Le fait qu'il y ait un second trou dans le masque ne change rien à cette interprétation. Cette formulation est généralisée, et ça ne pose aucun problème, y compris dans l'expérience Afshar-étape1.

Si justement, car dans l'expérience 1, lorsque le photon est détecté derrière l'un des miroirs, on est tenté de dire (selon l'abus de langage usuel) que le photon est passé par un des deux trous. Si on ne réalise pas que c'est faux et qu'en réalité il est bien passé par les deux trous comme l'expérience 3 en apporte la preuve, alors on fait apparaître un paradoxe fictif dans lequel on a réussi à détecter la fente par laquelle le photon est passé et on a cependant réussi à réaliser des franges d'interférence. Cette interprétation est fausse. Le photon passe bien par les deux trous dans les expériences 1 et 3 de Afshar. L'expérience 3 permet uniquement d'en apporter la preuve. Le paquet d'onde est réduit derrière l'un des miroirs et non au niveau des trous que ce soit dans l'expérience 1 ou dans l'expérience 3.

Par contre ce qui est intéressant dans l'expérience 3 de Afshar, c'est qu'elle souligne le fait que la réduction du paquet d'onde n'est pas un simple changement dans la connaissance de l'observateur. Le photon était bien localisé sur les deux trajectoires avant sa mesure de position (ie avant sa détection derrière un seul des deux miroirs) comme la présence de franges d'interférence au niveau des lentilles en apporte la preuve.

La relativité du mouvement (exigeant une transmission d'information à vitesse inférieure à c) reste toutefois respectée au niveau des effets observables tant que l'on ne parvient pas à se servir du caractère instantané et non local de la réduction du paquet d’onde pour transmettre instantanément de l'information d'un détecteur à l'autre. C'est en fait notre incapacité actuelle (provisoire ?) à biaiser le hasard quantique qui nous en empêche.

Bernard Chaverondier

[Chip]

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"

Pas (ou disons presque pas) dans le cas où il y a un trou unique. Dans ce cas, on peut dire que c'est vrai, car la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce trou.

Absolument pas, l'abus de langage est le même dans les deux cas. Reprenons l'expérience à un trou unique, avec un détecteur de photon derrière le trou (à 1mm par exemple). Pour rendre l'analyse plus simple prenons, comme émetteur de lumière, un émetteur de photon unique et déclencheable [ce genre de dispositif est quasiment réalisé actuellement]. Appuyons sur le bouton, le train d'onde correspondant au photon est émis. Il s'étale en direction de l'écran, une partie traverse le trou, une autre est absorbée par le masque, une autre se propage sans avoir encore atteint le masque (si l'onde est suffisamment divergente). Si le détecteur fait "clic!", le photon s'est localisé à cet instant à son niveau. L'état précédent, qui était une superposition de "juste avant le détecteur", "absorbé par le masque" et "un peu plus loin, pas encore absorbé par le masque" s'est brusquement réduit à "photon sur le détecteur". Donc même dans ce cas rien ne vous permet en principe de dire "le photon est passé par le trou", pas plus, ni moins, que s'il y avait un deuxième trou (sans interaction possible avec le détecteur).

Dans le cas où le paquet d'onde est collimaté en direction du masque troué, juste avant la détection on n'a plus qu'une superposition de "absorbé par le masque" et "juste avant le détecteur". Cela ne vous autorise pas plus à dire "le photon est passé par le trou" lorsque le détecteur fait "clic!" : il y a réduction instantanée du paquet d'onde exactement comme dans le cas des deux trous. Vous ne pouvez pas faire une formulation rigoriste dans un cas, et pas dans l'autre. Quasiment tous les physiciens (dont Feynman, cf message précédent) sont cohérents et font la même formulation dans les deux cas : "le photon est passé par le trou après lequel il a été détecté".

Dans cette réponse, je m’étais trompé. En effet, dans le cas où j'avais répondu ça, il y avait deux trous.

Bon, je comprends mieux le long malentendu qui a duré plusieurs échanges... Ça n'empêche que votre formulation n'est pas cohérente. On ne peut pas accepter de dire "le photon est passé par le trou" lorsqu'il n'y en a qu'un, et pas lorsqu'il y en a un autre sans aucune relation possible avec le premier. Demandez leur avis à d'autres chercheurs qui travaillant dans le domaine, si mon avis ne vous suffit pas...

La fonction d'onde du photon est présente aux deux trous tant que l'on peut faire interférer les deux faisceaux issus de ces deux trous

Le fait est qu'elle ne peut pas interférer au niveau du détecteur, puisqu'il est placé de façon que les ondes ne se recouvrent pas. Dans le cas où il n'y a qu'un trou, la "fonction d'onde du photon" (terme discutable) est partiellement absorbée au niveau du masque, mais cette absorption s'accompagne d'excitations dans le matériau, qui participent à l'état global. Il y a donc de la même façon réduction de l'état du système global à l'instant où le photon est détecté. Les deux cas sont semblables : pas d'interférences détectables et réduction instantanée de l'état du système. Introduire une distinction ad hoc ne tient pas debout ("oui mais on aurait pu faire interférer le photon") : au sens strict on ne peut identifier une trajectoire ou un élément de trajectoire ni dans un cas, ni dans l'autre. Si vous prenez la liberté de le faire dans un cas (comme tout le monde), il faut le faire aussi dans l'autre. Ou bien ne le faites dans aucun des deux. Qui vous dit d'ailleurs que le masque n'a pas un tout petit coefficient de réflexion spéculaire (c'est d'ailleurs toujours le cas), ce qui donne lieu à une onde stationnaire partielle (et donc des interférences) au moment où le paquet d'onde l'atteint! Ce simple fait vous ferait changer de formulation pour le cas "un trou", ça n'a pas de sens! Ce fait ne change rien à aucune probabilité de détection, et pourtant il vous ferait changer radicalement d'interprétation.

Bref, bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Je fais tous les jours interférer des faisceaux lumineux produits par deux laser totalement indépendants. Pouvez-vous interpréter cela avec votre façon de voir? Je pense que ça va vous poser quelques difficultés...

dans l'expérience 1, lorsque le photon est détecté derrière l'un des miroirs, on est tenté de dire (selon l'abus de langage usuel) que le photon est passé par un des deux trous. Si on ne réalise pas que c'est faux et qu'en réalité il est bien passé par les deux trous comme l'expérience 3 en apporte la preuve

Certainement pas, l'expérience 3 est différente de l'expérience 1. Dire que le photon est passé par tel ou tel trou dans l'expérience 1 (ce que fera sans aucun doute la plupart des physiciens du domaine) ne veut pas dire qu'il en est de même dans l'expérience 3. C'est donc pour ça que vous vous interdisez de dire avec Feynman que le photon est passé par le trou du haut quand il est détecté juste après (ou après son image)? J'espère qu'on ne va pas en arriver à le taxer de "nullité scientifique"

[glevesque]

Salut Chip, Humanino et Chaverondier

Je vous remercis d'avance pour les réponces éventuelles que vous allez m'apporter.

Je ne suis pas physiciens et ne maitrise pas très bien le merveilleu langage mathématique (et c'est bien domage). Mais cependant je suis un mordu des sciences physique et autres (j'adords l'exobiologie). Je cherche à comprendre mieu certain aspet comportementale de la nature et je bloque toujours au sujet du concepte de la propagation du paquet d'onde.

Je sais que mes postes sont parfois très dificiles à comprendre et à interpréter, car vut que je ne suis par spécialiste de la question et que je ne m'étrise pas parfaitement le vocabulaire technique et mathématique qui lui est associé, mes propos son donc souvent incohérent pour vous qui savez de qu'oi vous parlez, et cela j'en suis conscient (je discute souvant avec mon frère chercheur, qui est neuro-pharmacologue).

Alors, si vous le voulez bien, je vais y aller étape par étape pour exprimer quelque peut le fond de ma pensé, et ainsi vous pourriez me corriger au moment voulut, dans mon interprétation de la chose.

Je commence : Étape 1 :

Nous avons un électron qui est dans un état quantique excité, il va s'équilibrer par l'émission d'un photon d'une certaine énergie. L'onde électromagnétique émise est interprété statistiquement par le paquet d'onde, qui regroupe en quelque sorte toutes les éventualités de probabilité de la présence phénoménale et évènementiel qui peuvent se produire lors d'une interaction avec la matière-énergie qui l'entoure et qui se trouve à proximité.

Cette onde de probabilité ou paquet d'onde lors de son émission, prend t-elle la forme sphéroidale à un sommet (qui est l'amplitude de l'onde, je crois) et qui croit à la vitesse de la lumière tout autour de l'électron (contrairement à mon érreur de départ sur la forme de concentricité de mes dernier postes). Comment et de forme forme prend le transport du paquet d'ondes tout autour de l'électron émeteur ?

Merci !

Gilles Lévesque

[Chip]

En gros c'est ça : un atome dont un électron est dans un état excité va émettre un photon par émission spontanée. Le paquet d'onde émis se propage autour de l'atome émetteur à la vitesse de la lumière. Il s'agit bien d'une onde sphérique centrée sur l'atome, un peu comme pour l'onde créée autour du point d'impact du caillou jeté dans le lac. [une petite remarque : les champs E et B correspondants, ainsi que l'intensité lumineuse, ne peuvent cependant pas être à symétrie sphérique parfaite, mais c'est un détail] Si on se place en un point donné, distant de la distance r de l'atome, dans le vide, on va voir le début du train d'onde arriver à l'intant t=t0+r/c (t0 étant l'instant initial, auquel l'atome est excité) puis son amplitude décroître exponentiellement au cours du temps.

[chaverondier]

Dans le cas où il y a un trou unique on peut dire que la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce trou.

Absolument pas, l'abus de langage est le même dans les deux cas.

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (avec toutefois les nuances et les difficultés que vous signalez en raison de l’état intriqué du photon avec l’écran). Aux subtilités évoquées près, le photon ne va pas tout le temps rester dans l’état superposé |absorbé par l’écran>+|pas absorbé par l’écran>. Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position (au moins dans les directions perpendiculaires à la droite qui joint l'émetteur au trou).

Le problème toutefois c'est que l'observateur n’est pas informé du moment exact où cette mesure de position se produit. Pour éviter toute discussion à ce sujet (qui serait nuisible à mon avis à la clarification de l'interprétation de l'expérience 3 de Afshar) le plus simple est de choisir un écran détecteur (et au besoin sphérique pour empêcher le photon de s'échapper ailleurs que par le trou unique). Cela permet de mieux faire la distinction avec le cas où il y a deux trous et où par conséquent, la fonction d’onde du photon est bien présente derrière les deux trous à la fois même si on le détecte derrière un seul des deux trous.

Quasiment tous les physiciens (dont Feynman, cf message précédent) sont cohérents et font la même formulation dans les deux cas : "le photon est passé par le trou après lequel il a été détecté".

Votre remarque montre que l'on fait presque tout le temps cet abus de langage et que d’une part il est considéré comme ne prétant jamais à conséquence et d’autre part, il existe de très nombreux cas où il ne saute pas aux yeux que ce soit un abus de langage. L'expérience d'Afshar, donne toutefois un exemple où cet abus de langage conduit (si on n’y prête pas garde) à la conclusion selon laquelle on aurait une figure d’interférence et en même temps la connaissance de la fente par laquelle le paquet d’onde du photon serait passé. En fait, dans l'expérience d'Afshar 3, il n’y a pas obtention de franges d'interférences et connaissance de la fente par lequel le photon serait passé, mais obtention de franges d’interférence (prouvant que le paquet d’onde est bien passé par les deux trous) puis détection de la position du photon derrière un seul des deux miroirs (où, à ce moment là seulement, se produit la réduction du paquet d’onde).

Bon, je comprends mieux le long malentendu qui a duré plusieurs échanges... Ça n'empêche que votre formulation n'est pas cohérente. On ne peut pas accepter de dire "le photon est passé par le trou" lorsqu'il n'y en a qu'un, et pas lorsqu'il y en a un autre sans aucune relation possible avec le premier.

Je crains qu’une partie de notre discussion ne soit un problème de vocabulaire. Pour l’éviter, disons que quand je fais passer des photons un par un par les fentes d’une plaque qui possède deux trous et que je mets un écran détecteur derrière, je vais toujours détecter des impacts localisés et ce que je me trouve dans une zone ou il y a recouvrement des deux faisceaux ou au contraire dans une zone où il n’y en a pas. Ce que l’on peut dire de plus, quand il n’y a pas recouvrement, c’est que la probabilité de l’impact ne dépend que du faisceau qui est passé par l’une des deux fentes alors que cette probabilité dépend des deux faisceaux dans les zones où il y a recouvrement. Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3. Si ce critère est suffisant pour justifier l’abus de langage « le faisceau est passé par telle fente » alors on doit l’utiliser dans les deux cas. C’est le fait de prendre cet abus de langage un peu trop au pied de la lettre qui conduit à affirmer que dans l’expérience 3 on est capable de faire interférer les deux faisceaux du photon issus des deux fentes tout en sachant cependant par quelle fente le photon serait passé.

Bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Je fais tous les jours interférer des faisceaux lumineux produits par deux lasers totalement indépendants. Pouvez-vous interpréter cela avec votre façon de voir?

Non, effectivement. Mon affirmation à ce sujet est donc fausse.

Bernard Chaverondier

[Chip]

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (...) Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position

Ce n'est pas le cœur du problème qui nous occupe. Au lieu de prendre un masque noir percé d'un trou, prenez un miroir percé d'un trou. Il n'est alors plus question de décohérence (etc.) et cependant notre différend persiste, intact. De plus dans cette configuration se forment des ondes stationnaires au niveau du miroir (du moins lors du calcul de la "fonction d'onde"), combiné à une détection du passage du photon par le trou -- faits qui sont en contradiction avec votre formulation, puisque lorsque vous vous autorisez à dire "le photon est passé par le trou" il ne doit y avoir aucun phénomène ondulatoire envisagé.

Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3.

Absolument pas, pardonnez-moi mais vous faites une erreur grossière. Dans l'expérience 1, la probabilité de détecter un photon dans le détecteur du haut dépend uniquement de l'onde passant par le trou du bas. Mais dans l'expérience 3, cette probabilité dépend à la fois des ondes passant par le trou du bas et par le trou du haut : chacune des deux ondes est diffractée au niveau des fils, et ce bien que l'intensité lumineuse calculée au niveau des fils soit faible (j'ai déjà souligné que ce fait pouvait troubler, voir mon message 31). Si vous fermez le trou du haut, la lumière issue de ce trou ne diffracte plus sur les fils et vous vous retrouvez avec la figure de détection de l'étape 2. C'est pour cela que la détection faite dans l'étape 3 n'est pas réellement une détection de "which way" puisqu'elle mêle les deux faisceaux, contrairement à l'étape 1 qui est une véritable détection "which way". Votre interprétation rigoriste n'est donc en rien nécessaire pour l'expérience d'Afshar, comme vous semblez le penser.

[chaverondier]

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (...) Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position

Ce n'est pas le cœur du problème qui nous occupe. Au lieu de prendre un masque noir percé d'un trou, prenez un miroir percé d'un trou. Il n'est alors plus question de décohérence (etc.) et cependant notre différend persiste, intact

Votre exemple me semble pourtant être un exemple de plus où dire que "le photon est passé par un trou" quand il est détecté derrière (même si dans ce cas il n'y a qu'un seul trou) s'avère bien être un abus de langage. J'ai voulu souligner ce fait (dans le cas plus immédiatement évident où il y a deux trous) car cela me semblait (et pour l'instant me semble encore, mais je vais voir si votre réponse va me faire changer d'avis) avoir une importance pour comprendre et interpréter correctement l'expérience d'Afshar dans le cas 3.

Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3.

Absolument pas, pardonnez-moi mais vous faites une erreur grossière. Dans l'expérience 1, la probabilité de détecter un photon dans le détecteur du haut dépend uniquement de l'onde passant par le trou du bas. Mais dans l'expérience 3, cette probabilité dépend à la fois des ondes passant par le trou du bas et par le trou du haut : chacune des deux ondes est diffractée au niveau des fils, et ce bien que l'intensité lumineuse calculée au niveau des fils soit faible. Si vous fermez le trou du haut, la lumière issue de ce trou ne diffracte plus sur les fils et vous vous retrouvez avec la figure de détection de l'étape 2. C'est pour cela que la détection faite dans l'étape 3 n'est pas réellement une détection de "which way" puisqu'elle mêle les deux faisceaux, contrairement à l'étape 1 qui est une véritable détection "which way". Votre interprétation rigoriste n'est donc en rien nécessaire pour l'expérience d'Afshar, comme vous semblez le penser.

Le phénomène de diffraction que vous évoquez ne peut-il pas être rendu d’autant plus faible que le diamètre des fils situés dans les franges d'interférence destructive est petit ? Si tel s’avérait être le cas, distinguer les cas 1 et 3 de l'expérience d'Afshar sur cette base ne me semblerait pas présenter le caractère d'une distinction de principe.

Bernard Chaverondier

[glevesque]

Salut Chip, Humanino et Chaverondier

Merci Chip pour ta réponce !

Je poursuit donc mon exemple. Étape 2 :

Nous avons maintenent une particule champs de matière (électron=fermion-leptonique) et un paquet d'onde électromagnétique (beson=photon). La dualité onde-corpusculaire nous indiques également que les fermions sont en réalité la représentation d'un paquet d'onde stationnaire qui sont en équilibre dynamique (ie. renfermé sur lui-même et en constante état de vibration) et constitué de champs d'énergie quantique ou quantifiable. Le paquet d'onde représente ici le vecteur d'interaction qui détiendera l'information causale et phénoménale qui est véhiculée à travers l'espace et par lequel notre systéme réagira par la suite..

Maintenent, je place deux nouveaux électrons dans notre exemple, un en A qui est situé à 1.5 seconde lumière de notre électron initiale et dans une direction de 90 degré d'angle, et un second électron en B situé à 1 seconde lumière et à 180 degrée d'angle de notre électron d'origine (à sa gauche). Le tout forme désormais un L inversé et notre électron d'origine se trouve à l'intersection des deux trajectoires. Les distance utilisées sont fictives bien attendut et les électron A et B vont nous servires de détecteurs.

Notre modèlisation du paquet d'onde, voyage présentement dans l'espace et la question que je me pose maintenent est la suivante par rapport à la propagation de celui-ci. Le paquet d'onde qui est de forme sphérique et qui englobe notre électron initiale par une sorte de menbrane périférique qui s'éloigne à la vitesse C. Cette membrane présente une amplitude maximun qui définit en quelque sorte sa forme générale, et qui diminue ensuite d'intensité de manière exponentiel vers les régions extérieur et vers notre électron émetteur qui se trouve au centre de notre système de mesure. Ce paquet d'onde va t-il interagire de préférence avec l'électron se trouvant le plus près de notre électron d'origine, soit l'électron B, ou cela dépend de d'autre facteurs quantique de notre système, dont je n'est pas connaissence encore.

Autrement dit, la visualisation de la propagation du paquet d'onde, peut-elle être représenté de manière aussi directe de par la simple aspect probabilistique des modélisations statistique du monde et des états quantique. Et ceci par rapport aux différents types de comportement de la matière-énergie qui englobe la dualité quantique onde-particule (corpuscule).

Merci pour vos réponces éventuelle.

A++

[chaverondier]

Je poursuis mon exemple. Étape 2 :
Nous avons maintenant une particule champs de matière (électron=fermion-leptonique) et un paquet d'onde électromagnétique (boson=photon).

Je modifie un peu la question posée pour avoir quelque chose de plus simple (1). Plutôt que 3 électrons, prenons plutôt 3 atomes d'Hydrogène (un proton + un électron) tous les trois au repos dans un référentiel inertiel R donné, avec :
* un atome O à l'origine d'un système de coordonnées cartésien au repos dans R
* un atome A à une seconde lumière de O selon l'axe des x
* un atome B à deux secondes lumière de O selon l'axe des y

L'électron de l'atome O (en fait l'atome O plus rigoureusement) est supposé dans un état excité. Il est supposé retomber dans son état fondamental à l'instant initial t=0 en émettant un photon modélisé par une onde électromagnétique à peu près sphérique dont le front d'onde se déplace à la vitesse c et atteint l'atome A situé à 300 000 km au bout d'une seconde et l'atome B situé à 600 000 km au bout de deux secondes.

Si l'atome A absorbe le photon à l'instant t = 1 seconde (ou un chouilla plus tard puisque l'onde sphérique à une petite épaisseur) l'atome B n'en entendra jamais parler. Le paquet d'onde en forme de bulle sphérique de faible épaisseur à implosé pour venir se concentrer brutalement sur l'atome A selon le phénomène quasi instantané de réduction du paquet d’onde.

Si c'est l'atome B qui absorbe le photon à l'instant t=2 secondes (ou un petit peu plus tard) alors l'atome A ne saura pas qu'un photon l'a traversé en ignorant sa présence.

Si ni l'atome A, ni l'atome B n'absorbent le photon émis par l'atome O, alors la bulle d'onde sphérique poursuit tranquillement sa route (mais rapidement quand même, on ne sait jamais) en gonflant à la vitesse de la lumière, heureuse d'avoir su résister au champ des sirènes A et B.

Bernard Chaverondier

(1) En effet, les situations dans lesquelles un électron tout seul émet un photon sont celles dans lesquelles on a Brehmsstrahlung ou en Français rayonnement de freinage. Elles se produisent quand l'électron accélère et en plus donne lieu à des effets dont l'interprétation semble cohabiter avec difficulté soit avec le principe de causalité (interprétation de type TIQM de John Cramer avec action combinée d'ondes retardées et d'ondes avancées violant le principe de causalité), soit encore en recourant à l'interprétation de type Zero Point Energy de Puthoff, Rueda et Haish (cf the reaction radiation http://chaos.fullerton.edu/~jimw/general/radreact/ ) soit encore interprétation de Jack Sarfatti, c'est à dire en donnant lieu aux mêmes difficultés que pour interpréter l'effet d'inertie comme ayant le caractère d'une interaction gravitationnelle (cf The origin of Inertia 1998, James F. Woodward : The subtleties http://chaos.fullerton.edu/~jimw/general/inertia/ )

[ClairEsprit]

un photon modélisé par une onde électromagnétique à peu près sphérique dont le front d'onde se déplace à la vitesse c et atteint l'atome A situé à 300 000 km au bout d'une seconde et l'atome B situé à 600 000 km au bout de deux secondes[...]Le paquet d'onde en forme de bulle sphérique de faible épaisseur à implosé pour venir se concentrer brutalement sur l'atome A selon le phénomène quasi instantané de réduction du paquet d’onde.

Bonjour messieurs et veuillez pardonner cette intrusion au milieu de cette discussion elle-même au mileu d'une autre discussion (fort intéressante au demeurant), mais peut-on vraiment considérer que le photon EST le paquet d'onde ? Si j'en reste à l'interprétation de Copenhague, ne doit-on pas plutôt considérer que le paquet d'onde représente à tout instant la probabilité que je mesure le photon à tel endroit, si je répète suffisamment l'expérience, et qu'ainsi, il n'y a aucune "implosion" du photon - du paquet d'onde - lors de l'absorption par l'atome cible mais juste un phénomène de mesure quantique révélé par l'état excité de l'atome d'hydrogène cible ? (ou plutôt révélé à postériori par une désexcitation mesurable de ce dernier)

[chaverondier]

Bonjour messieurs et veuillez pardonner cette intrusion au milieu de cette discussion

Pas du tout. La question que vous posez est au cœur du débat puisque la compatibilité de la non localité quantique avec le principe de relativité du mouvement est liée au statut (objectif ou pas) que l’on accorde au paquet d’onde et à sa réduction lors d’une mesure quantique.

Peut-on vraiment considérer que le photon EST le paquet d'onde ?

Pas si on en reste à l'interprétation de Copenhague (s'appuyant largement sur les points de vue positivistes développés par Bohr et par Heisenberg) privilégiant l'attribution d'une réalité objective aux seuls phénomènes physiques directement observables (les résultats de mesure) et non à la fonction d’onde où à sa réduction.

Ce point de vue est souvent défendu en relativisant le rôle de la fonction d’onde. On souligne notamment le fait qu’une modélisation quantique plus générale (celle d’un système quantique) est donnée par un vecteur d’onde dans l’espace des configurations du système quantique considéré. En effet,
* d’une part, même pour des particules individuelles, cet espace ne modélise pas seulement leur position dans l’espace. Il modélise aussi les degrés de libertés dits interne (notamment le spin pour le fermions élémentaires ou la polarisation pour les bosons élémentaires)
* d’autre part, dans le cas de systèmes formés de plusieurs particules, le formalisme quantique combine les espaces d’états des particules individuelles via le produit tensoriel des espaces d’états des particules élémentaires qui le composent.

La Fonction d'onde des particules élémentaires (et le vecteur d’onde plus généralement) est alors considérée comme un simple intermédiaire de calcul sans réalité physique objective. Selon ce point de vue (ou plutôt selon sa lecture la plus fréquente) la réduction du paquet d'onde induite par une mesure quantique devrait être interprétée comme un simple changement dans la connaissance de l'observateur. Cette façon de voir la réduction du paquet d'onde consiste à refuser d’interpréter la réduction du paquet d’onde comme un changement objectif d'état quantique du système observé (induit par une interaction de type mesure quantique du système quantique considéré avec un environnement contenant ou jouant le rôle d’appareil de mesure).

Cette interprétation offre certes l'avantage de respecter le principe de relativité du mouvement (sans avoir besoin de recourir à l’hypothèse de mondes multiples inobservables) mais offre en contre-partie l'inconvénient d’introduire un mécanisme irréversible et sans cause objective connue (la réduction du paquet d’onde) incompatible avec le caractère unitaire, déterministe et réversible de la dynamique quantique (régie par l’équation de Schrödinger ou de Dirac selon que l’on se place dans le cadre relativiste ou pas). Elle fait jouer un rôle central, subjectif et mystérieux à l'observateur. Elle exige l’hypothèse d’un indéterminisme quantique fondamental de la mesure quantique et pire encore nécessite de faire reposer la mécanique quantique sur la mécanique classique (qu’elle est censée remplacer) en exigeant de l’appareil de mesure qu’il puisse être considéré comme un système physique régi par les lois de la mécanique classique.

Cela me semble être un retour en arrière difficilement défendable sur des siècles de science où l'on est parvenu, avec de nombreux succès, à développer une interprétation déterministe de l'univers, vu comme une réalité objective extérieure et indépendante de l’observateur (en s’appuyant sur le critère de répétabilité des résultats d’expérience) suivant des lois immuables, déterministes et indépendantes de toute subjectivité et de toute volonté extérieure transcendant ces lois (qu'il s'agisse de la conscience de l'observateur ou d'un acteur privilégié inobservable).

De toute façon, pour l'instant, je ne vois guère comment concilier l'interprétation de la mesure comme un processus passif d'acquisition d'information sans incidence objective sur le système quantique observé (point de vue acceptable par contre à l'échelle macroscopique de la mécanique classique) avec le caractère d'interaction quantique (ie de changement d'état quantique objectif du système observé avec ou sans acquisition d’information d’ailleurs) qui se manifeste quand je réalise par exemple la mesure par un polariseur à 0° de la polarisation de photons initialement polarisés à 45°.

Que ça me plaise ou pas, une telle mesure de polarisation n’est pas un simple changement d’état de ma connaissance de l’état du photon. Ma mesure change l’état quantique de polarisation d’un photon initialement polarisé à 45° quand je mesure sa polarisation avec un polariseur à 0°. Alors qu'avant la mesure le photon était dans un état de polarisation à 45°, sous l’effet de cette mesure
* soit mon photon passe. Il prend alors une polarisation à 0° (et l’argument consistant à dire que c’est un autre photon qui sort du polariseur me semble au contraire renforcer et non réfuter le caractère objectif du changement d’état qui découle d’une mesure quantique)
* soit il acquiert une polarisation à 90° (il est absorbé par le polariseur).

L'expérience 3 de Afshar me semble elle aussi témoigner du caractère objectif, quasi instantané et non local de la réduction du paquet d'onde (sauf contre-argument de Chip réfutant cette interprétation de façon convaincante). En effet, en faisant "briller par leur absence" les franges d'interférence destructive, on observe à la fois ces franges d'interférence devant les lentilles (prouvant que le photon est bien passé par les deux fentes et suit les deux trajectoires possibles en même temps) et on mesure cependant une position unique des photons derrière les miroirs. La fonction d’onde du photon occupait pourtant bien deux positions distinctes avant sa détection comme en atteste la présence de franges d’interférence devant la lentille. L’état de position du photon est donc instantanément et objectivement modifié par la mesure de position (la détection) derrière les miroirs (et seulement à ce moment là). En concertation avec les deux détecteurs, les « deux moitiés de photon » (c’est psi^2 et non psi qui est « une moitié », mais peu importe) prennent brutalement la décision de manifester leur présence d’un seul côté.

Bref, faire parler l’expérience d’Afshar est (un peu) sujet à controverse mais, pour ma part, je la vois comme une manifestation de plus du caractère (quasi) instantané et objectif de la réduction du paquet d’onde. Il est à noter que cette interprétation entre en conflit avec l’attribution d’un caractère de principe physique universel à la propriété de boost-invariance (principe de relativité du mouvement). Combinée à l’hypothèse d’un éventuel déterminisme de la réduction du paquet d’onde, cette interprétation dite réaliste de la réduction du paquet d’onde lève les objections théoriques à la possibilité d’une transmission d’information à vitesse supraluminique mettant à profit la non localité quantique.

Voir http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm pour une formulation de l’invariance relativiste dans l’espace-temps d’Aristote SE(1)xSE(3)/SO(3) compatible avec une interprétation objective (donc explicitement non locale) de la réduction du paquet d’onde. Voir aussi http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm pour une présentation du no-communication theorem censé prouver l’impossibilité de communication instantanée en mettant à profit la non localité quantique (notamment l’effet EPR) où je souligne le recours (dans l’établissement ce no-go theorem) à l’hypothèse implicite d’une impossibilité de biaiser les statistiques des résultats de mesure quantique.

Bernard Chaverondier