Les paradoxes de la mécanique quantique

[invite0b5e3f9d]

Bon soir et bons vacances à tout le monde

Le chat de schrodinger est-il un paradoxe?

Merci
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[Seirios]

Bonjour,

Le chat de schrodinger est-il un paradoxe?

Pas vraiment. Cette expérience de pensée a surtout un intérêt pédagogique, puisqu'elle permet de mettre en évidence le caractère quantique d'une particule : il n'y a pas de sens à dire que le chat est mort ou vivant tant qu'on a pas fait de mesure, et il en est de même pour les caractéristiques classiques d'une particule quantique. Maintenant, il y a plusieurs interprétation possible pour savoir ce qui se passe réellement pour le chat (interprétation d'Everett, décohérence,...) ce qui introduit des problématiques réelles, mais pas directement reliées directement au chat de Schrödinger.

[Pio2001]

C'était un paradoxe au début, car la théorie postulait l'existence de deux catégories de systèmes. Les systèmes quantiques, et les systèmes classiques, et ne précisait pas quelle était la différence entre les deux.
Ainsi, un chat aurait dû être un système quantique. En poussant le raisonnement plus loin, Everett a constaté que la théorie pouvait aussi prédire l'existence d'une infinité d'univers parallèles, et ce de façon arbitraire.

Aujourd'hui, la théorie de la décohérence explique l'histoire du chat, mais pas celles des univers multiples, dont on peut toujours arbitrairement admettre ou non l'existence.

[invite0b5e3f9d]

Bon soir

La fonction d'onde décrit les états quantiques dans lesquels se trouvent une particule. Par exemple, l'écriture f = a.i + b.j signifie que la particule se trouve dans les deux états quantiques a et b; (i,j) étant une base choisie dans l'espace de Hilbert. Question: est-ce qu'on a raison de dire que la particule dont il s'agit se trouve vraiment dans les deux états quantiques a et b, en interprétant cette fonction d'onde f?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

bonjour, je vais essayer d'apporter quelques explications :

Par exemple, l'écriture f = a.i + b.j signifie que la particule se trouve dans les deux états quantiques a et b; (i,j) étant une base choisie dans l'espace de Hilbert.

si a et b sont les état quantiques il faut écrire i|a>+j|b>, i et j ne sont pas la base : leur module au carré donne l'amplitude de probabilité de trouver la particule dans l'état |a> ou |b>,respectant |i|²+|j|²=1, les état forment une base possible

Question: est-ce qu'on a raison de dire que la particule dont il s'agit se trouve vraiment dans les deux états quantiques a et b, en interprétant cette fonction d'onde f?

on ne peut pas dire que la particule est dans deux état,le vecteur d'état se trouve quelque part entre les deux états propres, tant qu'on n'a pas fait de mesure on ne peut pas savoir ou il est, aucune mesure ne donnera deux état propres en même temps (si on est dans une base qui n'est pas celle des vecteurs propres de l'opérateur qui nous intéresse on aura une combinaison linéaire d'état), la particule est en superposition d'état, une mesure donnera un des deux état propres.

[chaverondier]

C'était un paradoxe au début, car la théorie postulait l'existence de deux catégories de systèmes. Les systèmes quantiques, et les systèmes classiques, et ne précisait pas quelle était la différence entre les deux.

Alors que, maintenant, on sait que même cette explication ne tient pas.

Ainsi, un chat aurait dû être un système quantique.

Et, à ce jour, la question de savoir si la mécanique quantique est mise en défaut à un moment ou un autre (pour pouvoir terminer la mesure quantique en cassant la chaîne infinie de Von Neumann) reste ouverte.

Certes, toutes les expériences menées à ce jour pour tenter de mettre la mécanique quantique en défaut confirment ses prédictions. Bohr, Born, Heisenberg, Pauli, Von Neumann, Zurek, Zeh, Zeilinger, Bitboll, Grinbaum, Peres, Rovelli (les positivistes) semblent avoir définitivement gagné la partie contre Schrödinger, De Broglie, Einstein, Podolski, Rosen, Bohm, Bell, Hemmick, Goldstein, Gisin (les réalistes) ...
...Et, en même temps, l'existence de résultats de mesure quantique mettent (par le simple fait de leur existence) en défaut la dynamique quantique en faisant apparaître une violation d'unitarité de l'évolution dynamique de l'état quantique du système observé quand on réalise une mesure quantique.

Pas grave disent les positivistes, c'est juste une impression d'observateur et comme tout (finalement) n'est jamais qu'impression d'observateur il n'y a pas de problème.

Par exemple, Heisenberg écrit: "La conception de la réalité objective des particules élémentaires s'est donc étrangement dissoute, non pas dans le brouillard d'une nouvelle conception de la réalité obscure ou mal comprise, mais dans la clarté transparente d'une mathématique qui ne représente plus le comportement de la particule élémentaire mais la connaissance que nous en possédons."

Bohr déclare : "Il n'y a pas de monde quantique. Il y a seulement une description quantique abstraite. Il est erroné de penser que la tâche de la physique est de savoir ce qu'est la Nature. La physique s'occupe de ce que nous pouvons dire sur la Nature."

Peierls ajoute: "Vous voyez, la description de la mécanique quantique se fait en termes de connaissance. Et la connaissance nécessite quelqu'un qui connait."

Et Mermin nous dit : "La doctrine selon laquelle le monde est fait d'objets dont l'existence est indépendante de la conscience humaine se trouve être en conflit avec la mécanique quantique et avec des faits établis expérimentalement."

Ce à quoi J.S. Bell leur répond : "Il est intéressant de remarquer que les solipsistes et les positivistes, quand ils ont des enfants, prennent une assurance-vie."

En poussant le raisonnement plus loin, Everett a constaté que la théorie pouvait aussi prédire l'existence d'une infinité d'univers parallèles, et ce de façon arbitraire.

C'est du moins ce à quoi on aboutit si on suppose que :

• la fonction d'onde (qu'on observe pas) est "réelle" (c'est à dire existe en tant qu'objet physique indépendamment de l'observateur et de l'acte d'observation)
• le résultat de la mesure quantique (qu'on observe) ne l'est pas (c'est à dire est une "illusion d'optique", un peu dur à avaler tout de même quand on se prend les doigts de pied dans une porte, mais bon...).

Aujourd'hui, la théorie de la décohérence explique l'histoire du chat.

Pas vraiment. Elle explique l'impossibilité pratique de faire apparaître des interférences entre les deux états quantiques du chat mais pas, dans le détail, quand et comment on aboutit à un état observé unique, comme si l'autre état avait purement et simplement disparu.

Pourquoi cet état quantique final plutôt que tel autre puisque la dynamique des évolutions quantiques est déterministe ? Où et comment, dans le détail, va se cacher aux yeux de l'observateur macroscopique, l'information qui conduit, de façon non déterministe, à l'observation d'un unique résultat final de mesure quantique (correspondant un état quantique bien déterminé du système observé).

Le modèle de mesure quantique qui, à mon sens, explique le mieux (dans un cas particulier : celui d'une mesure de spin 1/2) la transition quantique classique me semble être celui de Roger Balian.

The quantum measurement process. Lessons from an exactly solvable model, last revised 28 Mar 2007: A. E. ALLAHVERDYAN, R. BALIAN and T. M. NIEUWENHUIZEN. http://arxiv.org/abs/quant-ph/0702135v2

Je cite 3 petits extraits :
"The measurement of a spin 1/2 is modeled by coupling it to an apparatus, that consists of an Ising magnetic dot coupled to a phonon bath. Features of quantum measurements are derived from the dynamical solution of the measurement, regarded as a process of quantum statistical mechanics."

"it is shown that the collapse is explained by a dynamical approach relying only on the Schrödinger equation and on statistical properties issued from the large size of the apparatus."

"We consider that a sensible approach to the problem should rely on quantum statistical physics. Following other works in the literature, 3–14 we consider an explicit model for the measurement apparatus."

Voilà qui introduit (me semble-t-il) le bon ingrédient, à savoir une perte d'information (dans un bain de phonons) de nature thermodynamique statistique indissociable (me semble-t-il) de la notion d'acquisition/enregitrement d'information. Cette introduction est (à mon avis) incontournable. En effet, je ne vois pas comment on pourrait enregistrer de l'information, opération irréversible, sans produire de l'entropie de Boltzmann. Or il se trouve que l'entropie de Boltzmann fait opportunément intervenir l'observateur macroscopique ainsi que la notion d'information (indissociable de la question de la mesure quantique). Toutefois, la discussion est très délicate car elle nous amène :

• sur le terrain de la théorie de l'information de Shannon : A Mathematical Theory of Communication By C. E. SHANNON,
• sur le terrain de la théorie de la complexité de Kolmogorov,
• sur le terain de la machine de Turing et enfin,
• sur le terrain de l'information quantique.

Par ailleurs, comment étendre cette approche thermodynamique statistique réaliste ET locale de la mesure quantique (car modélisant la mesure quantique en tant que phénomène physique objectif d'interaction d'un champ physique avec un appareil de mesure, point de vue réaliste) aux situations où se manifeste la non localité quantique (avec violation des inégalités de Bell) ?

J'ai un peu de mal à voir comment ce problème pourra se résoudre autrement que par des considérations de type retour à un équilibre de nature thermodynamique statistique se traduisant par le respect (quand on en revient à ce que l'on sait manipuler, c'est à dire à de l'information classique) des symétries relativistes (interprétées comme des sortes de conditions d'équilibre d'un milieu)...

...Mais bon, comment en être sûr tant qu'on a pas de modèle (cohérent et compatible avec les résultats d'observation) en apportant la preuve.

Nota :
A condition de trouver une présentation cosmético-physico-mathématique qui séduise une revue à referee, la présentation d'un cadre géométrique d'espace-temps dans lequel un modèle de mesure quantique réaliste pourrait prendre place pourrait aider à ne pas oublier le travail réalisé par John Bell pour écarter les préjugés selon lesquels la direction de recherche réaliste serait forcément une impasse, mais bon...

En réalité un modèle réaliste et non local (du point de vue de l'observateur macroscopique du moins) de la mesure quantique rentre en conflit avec une interprétation à ce jour philosophiquement préférée des symétries relativistes et non avec l'observation de ces symétries elle-mêmes. On retouve donc dans cette position la philosophie positiviste : ce que je ne sais pas encore observer (d'éventuelles violations d'invariance de Lorentz dans le cas d'une interprétation réaliste de la non localité de la mesure quantique) n'existe pas, même si j'ai des raisons que j'estime bonnes de le chercher (en raison, par exemple, de principes ou de postjugés ayant, par le passé, apporté la preuve de leur efficacité prédictive).

Référence valant le coup d'oeil aussi : http://wapedia.mobi/fr/M%C3%A9canique_quantique.

[Pio2001]

...Mais bon, comment en être sûr tant qu'on a pas de modèle (cohérent et compatible avec les résultats d'observation) en apportant la preuve.

Nota :
A condition de trouver une présentation cosmético-physico-mathématique qui séduise une revue à referee, la présentation d'un cadre géométrique d'espace-temps dans lequel un modèle de mesure quantique réaliste pourrait prendre place pourrait aider à ne pas oublier le travail réalisé par John Bell pour écarter les préjugés selon lesquels la direction de recherche réaliste serait forcément une impasse, mais bon...

Faut que je m'y remette, faut que je m'y remette

[invite0b5e3f9d]

Bon soir

Si j'ai bien compris, d'après toutes ces discutions intéressantes, les paradoxes de la mécanique quantique sont de vrais paradoxes, c'est-àdire de fausses interprétations données aux objets mathématiques du formalisme de la mécanique quantique?! Par conséquent, il n'existe pas d'évènements correspondant à "une particule peut se retrouver simultanément en deux endroits différents", à "une particule peut empreinter simultanément plusieurs chemins pour aller d'un point à un autre", etc.

[invite9cd736bc]

Bon soir

Si j'ai bien compris, d'après toutes ces discutions intéressantes, les paradoxes de la mécanique quantique sont de vrais paradoxes, c'est-àdire de fausses interprétations données aux objets mathématiques du formalisme de la mécanique quantique?! Par conséquent, il n'existe pas d'évènements correspondant à "une particule peut se retrouver simultanément en deux endroits différents", à "une particule peut empreinter simultanément plusieurs chemins pour aller d'un point à un autre", etc.

Faut voir...

Par exemple l'effet tunnel qui met en évidence, la propriété de non-localité, permettant à une particule quantique, de franchir une barrière de potentiel, est-il sujet à interprétation ?

Il y a bien franchissement d'un obstacle , dont les lois dites"classiques" ne peuvent rendre compte.

La propriété de non-localité, n'est donc pas une "vue de l'esprit", elle est bien effective, ancrée dans la réalité.
Tellement effective, que nous devons à cet effet de rendre compte des réactions de combustion thermo-nucléaires qui se déroulent dans le soleil.
Et qui normalement ne sont pas censé se produire à partir, du modèle classique, qui exige des seuils de température beaucoup plus haut pour permettre un entretient des réactions de combustion.
Les particules peuvent jouer au "passe-muraille"...

Effet tunnel

Si on s’en tient à la physique classique, il faut une énergie phénoménale pour rapprocher assez près des atomes de même charge de sorte qu’ils ressentent l’interaction forte. Et ainsi pour qu’ils puissent disposer d’une énergie assez élevée pour pouvoir fusionner. La physique quantique permet d’expliquer un phénomène observé expérimentalement : deux noyaux fusionnent alors qu’ils ont environ dix fois moins d’énergie que ce que la physique classique requiert. On appelle ce phénomène l’effet tunnel : les noyaux ont une probabilité non nulle de franchir la barrière de Coulomb et en l’occurrence de fusionner avec des énergies plus faibles que le maximum indiqué.

Cordialement,

[curieuxdenature]

Les particules peuvent jouer au "passe-muraille"...

Bonjour

tout à fait.
La contrepartie est que la probabilité pour que cela arrive devient de plus en plus ridicule quand l'écart avec la valeur typique se creuse.
Et là on retrouve bien vite la statistique classique qui n'a rien de paradoxale.

[doul11]

bonsoir,

Si j'ai bien compris, d'après toutes ces discutions intéressantes, les paradoxes de la mécanique quantique sont de vrais paradoxes,

pour moi il n'y a pas de paradoxes, dans le sens ou la mécanique quantique explique très bien ce qui ce passe, il y a un début de paradoxe quand on essaye d'expliquer ce qui ce passe avec les mots de notre langage, c'est encore pire quand on essaye de conformer des faits quantiques avec notre vie de tout les jours.

[chaverondier]

bonsoir,
pour moi il n'y a pas de paradoxes, dans le sens où la mécanique quantique explique très bien ce qui ce passe. Il y a un début de paradoxe quand on essaye d'expliquer ce qui ce passe avec les mots de notre langage, c'est encore pire quand on essaye de conformer des faits quantiques avec notre vie de tout les jours.

Et pire encore quand on réalise que la réduction du paquet d'onde, pour être compatible avec la dynamique des évolutions quantiques (et avec l'hypothèse selon laquelle les symétries dont émerge la notion d'espace-temps ne seraient pas des émergences de nature thermodynamique statistique) doit faire appel à l'hypothèse selon laquelle :

• d'une part, les "deux" () fonctions d'onde d'un même système (les "deux" vecteurs d'état quantique de ce système si on préfère) dont les prédictions sont pourtant identiques pour deux observateurs différents, représentent chacune la connaissance d'un des deux observateurs et non un champ physique objectif unique indépendant de ces deux observateurs ,
  
• d'autre part la réduction du paquet d'onde lors d'une mesure quantique réalisée par un observateur, représente le changement d'état dans la connaissance de cet observateur (et non un phénomène physique objectif d'interaction d'un champ physique avec un appareil de mesure indépendant de l'observateur et de l'acte d'observation).

Et pourtant, quand un premier observateur fait une mesure (du spin horizontal d'un électron dans un état de spin vertical up par exemple) le changement d'état du système observé se trouve confirmé par une mesure ultérieure réalisée par un deuxième observateur. Comment le changement dans la "connaissance" du premier observateur est-elle parvenue à se retrouver dans le cerveau du deuxième pour y produire un changement identique ?

Doit-on en conclure que les observateurs se partagent tous une même connaissance indépendante de tout support physique ?

Une explication plus simple que l'appel à des considérations sémantiques ou romanesques pour expliquer l'inexplicable commence par la constatation du fait que toute notre physique repose sur l'observation. Or une grandeur observée nécessite une action irréversible d'enregistrement obtenue en sortie du filtre passe bas de l'entropie de Boltzmann.

Ce qui manque donc (me semble-t-il) c'est un modèle de la mesure quantique faisant apparaître de façon détaillée et complète les aspects thermodynamiques statistiques du passage classique quantique. Je n'évoque pas là seulement le phénomène de décohérence (qui reste accessible à la modélisation sans sortir de ce que nous connaissons à ce jour). C'est une partie importante mais, me semble-t-il, incomplète du modèle de mesure quantique nécessaire pour atteindre cet objectif.

En tout cas, j'ai l'impression que le modèle de mesure quantique de spin proposé par Roger BALIAN est déjà un grand pas en avant dans la direction d'une modélisation plus complète de la dynamique d'évolution d'un ensemble système observé+appareil de mesure vers un résultat de mesure quantique.

Existerait-il des travaux similaires à ceux de R.BALIAN, c'est à dire se plaçant délibérément dans une approche réaliste et (de nature) thermodynamique statistique de la mesure quantique (en allant ainsi plus loin que les travaux relatifs à la décohérence) en vue de modéliser, dans le détail, la dynamique de convergence vers un résultat de mesure quantique dans des situations où se manifeste la non localité de la mesure quantique ?

[doul11]

Bonjour,

Merci pour cette explication intéressante, mais qui soulève néanmoins quelques questions.

Et pourtant, quand un premier observateur fait une mesure (du spin horizontal d'un électron dans un état de spin vertical up par exemple) le changement d'état du système observé se trouve confirmé par une mesure ultérieure réalisée par un deuxième observateur. Comment le changement dans la "connaissance" du premier observateur est-elle parvenue à se retrouver dans le cerveau du deuxième pour y produire un changement identique ?

J'en déduit que c'est le système lui même qui est modifié par la première mesure, il en garde une trace, indépendamment de l'observateur, même si l'observateur oublie le résultat de la mesure, on pourrais penser qu'il y a perte d'information, il n'en est rien car le système a été modifié de façon irréversible ? Est-ce que c'est que vous entendez par action irréversible d'enregistrement ?

d'une part, les "deux" () fonctions d'onde d'un même système (les "deux" vecteurs d'état quantique de ce système si on préfère) dont les prédictions sont pourtant identiques pour deux observateurs différents, représentent chacune la connaissance d'un des deux observateurs et non un champ physique objectif unique indépendant de ces deux observateurs ,

Toujours dans la même logique que précédemment : si deux observateurs d'un même système, définissent chacun dans leur coin un fonction d'onde et font une série de mesure, que-est ce qui ce passe si on compare les mesures ? Il ce trouve qu'elles seront corrélés ! C'est exactement ce qui ce passe dans les expériences d'intrication qui montrent la non-localité (dans l'espace et le temps). Donc on peut bien dire que la fonction d'onde représente (dans le sens qu'elle est un modèle mathématique d'un phénomène physique) un objet physique unique, indépendamment de tout observateur ?


Ce qui fait penser que l'hypothèse de départ n'est pas bonne :

avec l'hypothèse selon laquelle les symétries dont émerge la notion d'espace-temps ne seraient pas des émergences de nature thermodynamique statistique

Que-ce que ça implique ? L'espace-temps macroscopique émerge du mode microscopique ?

[invite93279690]

Et pire encore quand on réalise que la réduction du paquet d'onde, ...
Existerait-il des travaux similaires à ceux de R.BALIAN, c'est à dire se plaçant délibérément dans une approche réaliste et (de nature) thermodynamique statistique de la mesure quantique (en allant ainsi plus loin que les travaux relatifs à la décohérence) en vue de modéliser, dans le détail, la dynamique de convergence vers un résultat de mesure quantique dans des situations où se manifeste la non localité de la mesure quantique ?

Salut,

Comme d'habitude tes commentaires sur ce sujet sont toujours très éclairés et permettent de poser des (les ?) questions modernes sur le sujet .
J'aurai tendence à dire que le point de vue de Balian n'est pas réaliste au sens où l'entendais Einstein par exemple dans son débat houleux contre Bohr par exemple. Balian se place plus dans un point de vue à l'interface entre les ontologistes à la Einstein et les épistémologistes à la Bohr comme très bien expliqué par Jaynes dans "clearing up mysteries: the original goal" sur l'approche Bayesienne des probabilités.
Ce point de vue à l'interface est selon moi plutot bien rationnalisé par Oliver Penrose (le frère de Roger) dans son ouvrage datant des années 70 mais aussi ici .

Pour certains travaux actuels sur la mécanique quantique à part entière, il semble réellement que le groupe de Serge Haroche au LKB fasse des merveilles en terme d'avancées sur la compréhension de ce que l'on peut faire et ne pas faire en terme de mesure sur un objet quantique.
J'ai eu l'occasion d'aller à quelques séances de cette année de son cours sur la mesure quantique au collège de France et c'était très instructif (notamment sur l'usage de la théorie des probabilités en théorie de la mesure en MQ). Ce cours est disponible gratuitement sur le site du collège de France.
Selon moi, leur façon de voir les choses n'est pas très éloignée du point de vue relationnel proposé par Rovelli et qui permettait de résoudre pas mal de problème. L'avantage ici c'est qu'il est vu par des gens qui font des expériences tous les jours sur des systèmes quantiques et cela apporte un éclairage non négligeable selon moi sur la compréhension qu'on peut se faire du monde.

[chaverondier]

Bonjour, J'en déduis que c'est le système lui-même

et l'état macroscopique de l'appareil de mesure

qui est modifié par la première mesure. Il en garde une trace, indépendamment de l'observateur, même si l'observateur oublie le résultat de la mesure, on pourrait penser qu'il y a perte d'information. Il n'en est rien car le système a été modifié de façon irréversible ?

Si vous répondez oui, vous adoptez alors le point de vue dit réaliste. C’est toutefois un point de vue minoritaire (que je partage cependant plus ou moins). La croyance scientifique dans l'interprétation positiviste de la mesure quantique est nettement plus répandue (du moins dans les milieux scientifiques).

Au contraire, l’hypothèse réaliste est celle selon laquelle la mesure quantique est supposée être un phénomène physique irréversible objectif d'interaction d'un champ physique objectif avec un appareil de mesure. L’interprétation réaliste de la mesure quantique entre en conflit avec :

• la réversibilité des évolutions quantiques,
• le principe de relativité du mouvement interdisant l'existence d’un référentiel quantique privilégié dans lequel la réduction du paquet d'onde (interprétée comme une modification physique instantanée d'un champ physique objectif étendu) s'effectue partout instantanément (au sens de la simultanéité propre à ce référentiel)
• le déterminisme des évolutions quantiques,
• l'unitarité des évolutions quantiques.

Pour sortir de cette impasse, on a deux possibilités :

• soit on dit de l'hypothèse réaliste qu'elle engendre un début de paradoxe parce qu'on essaye d'expliquer ce qui ce passe avec les mots du langage courant (ou pire encore parce qu’on essaye de conformer des faits quantiques avec une vision réaliste émergeant de notre vie de tous les jours)
• soit on admet au contraire qu'il y a bien un problème, le manque d'une description détaillée du phénomène physique irréversible (producteur d'entropie de Boltzmann et d'information) se déroulant entre la fin de la décohérence et la fin de la mesure quantique.

Les travaux de R.BALIAN me semblent apporter un très intéressant début de solution à cette problématique. Exemples :
L'article de Armen E. Allahverdyan, Roger Balian et Theo M. Nieuwenhuizen : Quantum measurement as a driven phase transition: An exactly solvable model, Phys. Rev. A 64, 032108 (2001). http://pra.aps.org/abstract/PRA/v64/i3/e032108

Je cite un extrait du résumé :

"A model of quantum measurement is proposed, which aims to describe statistical mechanical aspects of this phenomenon, starting from a purely Hamiltonian formulation. The macroscopic measurement apparatus is modelled as an ideal Bose gas, the order parameter of which, that is, the amplitude of the condensate, is the pointer variable. It is shown that properties of irreversibility and periodicity breaking, which are inherent in the model apparatus, ensure the appearance of definite results of the measurement, and provide a dynamical realization of wave-function reduction or collapse."

Ou encore :
Dynamics of a quantum measurement, Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, and Theo M. Nieuwenhuizen, http://arxiv.org/abs/quant-ph/0412045.

Je cite le résumé :

"We work out an exactly solvable hamiltonian model which retains all the features of realistic quantum measurements. In order to use an interaction process involving a system and an apparatus as a measurement, it is necessary that the apparatus is macroscopic. This implies to treat it with quantum statistical mechanics. The relevant time scales of the process are exhibited. It begins with a very rapid disappearance of the off-diagonal blocks of the overall density matrix of the tested system and the apparatus [donc Roger BALIAN commence bien, comme il se doit, par modéliser la décohérence]. Possible recurrences are hindered by the large size of the latter. On a much larger time scale the apparatus registers the outcome: Correlations are established between the final values of the pointer and the initial diagonal blocks of the density matrix of the tested system. We thus derive Born’s rule and von Neumann’s reduction of the state from the dynamical process.

Est-ce que c'est que vous entendez par action irréversible d'enregistrement ?

Voir la réponse détaillée à cette question dans les articles de R.BALIAN, dont ceux cités ci-dessus ainsi que :
Phase transitions and quantum measurements, Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M.Nieuwenhuizen (Submitted on 22 Aug 2005) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0508162v1

The Quantum Measurement Process: Lessons from an Exactly Solvable Model, Armen E. Allahverdyan, Roger Balian, Theo M. Nieuwenhuizen (last revised 28 Mar 2007) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0702135v2

Bref, l'attribution du problème de la mesure quantique à des difficultés de langage ou encore à une intuition erronée (car émergeant de notre expérience quotidienne d'observateur/expérimentateur macroscopique, nous forgeant une intuition classique, donc erronée, de la physique) agit comme un écran de fumée. Cet argument masque, assez efficacement d'ailleurs (en nous réfugiant derrière une interprétation positiviste ou encore instrumentale des faits d'observation incompréhensibles) le besoin de s'attaquer à un problème de modélisation très difficile : celui de la dynamique conduisant d'un système quantique, dans un état initial non propre de l’observable mesurée, vers l'enregistrement irréversible, par un appareil de mesure macroscopique, d'un résultat de mesure quantique unique, valeur propre de l’observable associée à cet appareil de mesure.

Cette notion d'irréversibilité implique obligatoirement des considérations thermodynamiques car il n'y a pas d'irréversibilité sans fuite d'information allant se cacher dans l'entropie de Boltzmann. Sans entropie de Boltzmann masquant (au yeux de l'observateur macroscopique) les évolutions microphysiques qui laissent inchangées les grandeurs macroscopiques enregistrées, il n'y a pas d'état stable (au yeux de l'observateur) apte à stocker de l'information.

Toujours dans la même logique que précédemment : si deux observateurs d'un même système, définissent chacun dans leur coin une fonction d'onde et font une série de mesures, qu'est-ce qui se passe si on compare les mesures ? Il se trouve qu'elles seront corrélées ! C'est exactement ce qui se passe dans les expériences d'intrication qui montrent la non-localité (dans l'espace et le temps). Donc on peut bien dire que la fonction d'onde représente un objet physique unique, indépendamment de tout observateur ?

C'est en tout cas ce que j'ai plutôt tendance à croire...
...mais alors, que devient le modèle dynamique de mesure quantique (réaliste ET local) de R.BALIAN dans les situations où se manifeste la non localité quantique ? Je suppose que ce travail reste à faire.

Que-ce que ça implique ? L'espace-temps macroscopique émerge du mode microscopique ?

En fait, il me semble très difficile d'imaginer une autre hypothèse. Toutes nos mesures (base de la vision scientifique du monde qui nous entoure) passent par le filtre passe bas de l'entropie de Boltzmann. Nous sommes définitivement dépourvus des droits d'accès à l'information accessible au démon de MAXWELL (cf http://www.physique.usherbrooke.ca/~...cuments/dm.pdf) interdiction d’accès grâce à laquelle :

• nous pouvons définir la notion de position (une notion macroscopique, car elle perd son sens à l'approche de l'échelle de Planck)
• nous pouvons définir la notion d'instant (une notion macroscopique car elle aussi elle perd son sens au même niveau)
• nous voyons les phénomènes se dérouler dans le temps (pas de déroulement du temps sans irréversibilité et pas d'irréversibilité, au sens actuel, sans entropie de Boltzmann).

Ce qui est mystérieux, c'est l'émergence d’une non localité quantique observable à notre échelle macroscopique entrant en conflit (via la violation des inégalités de Bell si on ajoute simplement l'hypothèse raisonnable selon laquelle les dinosaures n'ont pas eu besoin d'un examen de leurs ossements par un paléontologue compétent pour avoir existé) avec une notion de localité pourtant parfaitement macroscopique.

J'ai plus ou moins l'impression que l'expérience d'Alain Aspect (comme celle du choix retardé) signalent discrètement l'existence de phénomènes fins (se déroulant à une échelle ou aucune modification de structure stable ne permet d'enregistrer la trace de leur déroulement) réalisant "peu à peu", dans un temps virtuel (mais instantanément au sens de l'écoulement du temps « réel » perçu à notre échelle, un peu comme ça se produit peut-être lors du big-bang marquant « l’instant » origine d’un point de vue anthropocentrique) une sorte d'état d'équilibre par échange "d'informations" entre systèmes EPR corrélés (cf. la transactional interpretation de John CRAMER http://www.npl.washington.edu/npl/in...qm/TI_toc.html).

Ces "informations" ne sont toutefois pas manipulables par l'observateur macroscopique (avec ses gros doigts macroscopiques maladroits). J'ai donc mis des guillemets pour respecter l'acceptation tacite d'une interprétation anthropocentrique (assez largement admise) de la notion d'information.

Cet échange "instantané" (1) d'informations à la "nounours vert" (2) permet l'atteinte d'une sorte d'état d'équilibre, mettant ainsi en cause l'interprétation de l'invariance de Lorentz comme étant une symétrie valide à tous les niveaux d’observation (actuels ou futurs) et non une émergence de nature statistique.

Il est donc tentant d'interpréter la violation des inégalités de Bell comme base d'une présomption de violations de l'invariance de Lorentz (au cours d'une dynamique se déroulant à une échelle ne laissant pas de traces stables observables à l'échelle macroscopique). Des preuves plus directes de telles violations sont en fait inaccessibles car jalousement surveillées par le démon de Maxwell.

A l'échelle macroscopique, les propriétés de conservation :

• de l'énergie (invariance par translation temporelle)
• de l'impulsion (invariance par translation spatiale)
• du moment cinétique (invariance par rotation)

ne sont pas sujettes à des présomptions de violation comparables à celles de la localité (via la violation des inégalités de Bell). De ces symétries émergent bien un espace-temps 4D, un cadre géométrique très convenable…
…sauf qu'il ne possède pas l'invariance de Lorentz. Il possède, de ce fait, un feuilletage privilégié en feuillets 1D d'immobilité modélisant une sorte de « milieu » à l’équilibre.

Il est alors tentant :

• d’interpréter les violations d'invariance de Lorentz (et des autres invariances, cf la création de particules virtuelles lors des phénomènes de diffusion quantique, c’est à dire de particules se situant hors de la couche de masse) comme des perturbations d’équilibre de ce milieu,
• d'envisager la possibilité d'un modèle de mesure quantique prenant place dans cet espace-temps 4D,
• d’interpréter cet espace-temps 4D comme une émergence de nature macroscopique statistique laissant seulement tomber l'exigence systématique de l'invariance de Lorentz (afin d'assurer sa compatibilité avec des phénomènes physiques violant les inégalités de Bell).

(1) Cette fois-ci, c'est pour marquer le caractère anthropocentrique de la notion de temps que j'ai mis des guillemets autour d'instantané. Il ne me semble pas exclus que l'on puisse définir, un jour ou l'autre, une notion de temps plus fine, basée sur une notion d'entropie plus fine, modélisant la fuite d'information à une échelle subquantique et des échanges "d'information" entre systèmes EPR corrélés. Ils peuvent apparaître comme des aller-retour dans le temps tel que nous le percevons à notre échelle macroscopique (cf. les travaux de John Cramer sur un début de modélisation de cette idée). Des échanges d’information établissent alors progressivement un accord entre émetteurs et absorbeurs dans les phénomènes d’émission absorption, le déroulement de ces transactions s’effectuant dans un temps virtuel (car toute trace macroscopique des dynamiques d'évolution à ce niveau sont effacées, seul restant observable l’état final d’équilibre atteint à l’issue de la transaction émetteur absorbeur). L'atteinte de l'état d'équilibre final perçu à notre échelle macroscopique se traduit alors, dans l'interprétation des symétries relativistes que j'envisage, par une émergence de nature thermodynamique statistique des invariances relativistes (et de la notion d'espace-temps qui les exprime).

(2) une marque déposée par m-theory : l'observateur à beau faire très attention, il voit ou croit voir les traces vertes des pas du "nounours vert", mais il n’obtient jamais d’enregistrement irréversible attestant de façon irréfutable et partageable d’une observation du nounours vert.

[invite0b5e3f9d]

Soient deux particules A et B émises simultanément de manière à ce qu’elles soient corrolées, l’une allant vers la droite et l’autre vers la gauche. Chacune d’elles peut avoir deux états quantiques + ou - . Les probabilités simples sont donc : PA(+)=PA(-)=PB(+)=PB(-)=1/2 . Considérons maintenant les probabilités conjuguées (en prenant les deux particules ensemble). On a alors pour les 4 possibilités ( +,+), (-,-),(+,-),(-,+) les probabilités suivantes :
P(+,-)+P(-,+)=0 (impossibilité d’avoir les deux états à la fois). D’où :
p(+,+) =P(-,-)=1/2 . Supposons qu’une des deux particules ait l’état + , forcément l’autre aura le même état + . Autrement dit, la probabilité pour que A ait l’état + sachant que B a l’état + est égale à 1/2 sur1/2 égal 1. L’expérience a montré que cela s’applique physiquement à deux photons jumeaux, les deux états + et – ayant une polarisation suivant une direction et une polarisation suivant une aure. Cela laisse interpréter la situation en disant que les deux particules sont corrélées (ou intriquées, ou non séparées). Si on perturbe A, alors B sera instantanément perturbé malgré la distance qui les sépare. Polariser un photon, c’est imposer une direction à son champ électrique. La polarisation est mesurée avec un angle qui varie entre 0 et 180degrés. On peut prendre comme états + et – les deux angles 0 et 90 par exemples.
QUESTION: comment sommes-nous sûr que B est instantanément perturbé?

[chaverondier]

Soient deux particules A et B émises simultanément de manière EPR corrélées, l’une allant vers la droite et l’autre vers la gauche. Comment sommes-nous sûr que l'état de B est instantanément perturbé par une mesure réalisée sur A ?

Des éléments de réponse à cette question se trouvent en http://www.drchinese.com/David/EPR_Bell_Aspect.htm dans 3 documents de référence (d'Einstein, de John Bell et d'Alain Aspect respectivement) portant sur le difficile problème de la mesure quantique, notamment son caractère non local (le conflit entre mesure quantique et dynamique quantique "normale" continue à donner lieu à des interprétations concurrentes).

La discussion engagée par Anael66 au sujet de la "tension" entre relativité et mesure quantique, notamment sur des systèmes EPR corrélés (au niveau interprétatif du moins, car tout ce que nous savons mesurer à ce jour respecte l'invariance de Lorentz et la causalité relativiste) sera peut-être l'occasion de développer les différentes tentatives de réponse à cette question (si le déroulement du fil se rencentre sur la question objet de son fil :

• d'une part l'interprétation réaliste de la non localité de la mesure quantique proposée par John Bell et quelques autres physiciens ,
• d'autre part l'hypothèse d'un référentiel quantique privilégié découlant assez naturellement de l'interprétation dite réaliste du vecteur d'état quantique et de la mesure quantique).

[invite0b5e3f9d]

Bon soir
Merci pour vos éléments de réponses

A présent, je pense que le problème de l'intrication quantique (de la non localité)est aussi un paradoxe quantique. C'est-à-dire les intérprétations que nous donnons aux expériences ne sont pas les bonnes. J'ai le sentiment que l'on peut faire des interprétations correctes et simples sans aboutir à des choses paradoxales. Les erreurs viennent du fait qu'on donne au calcul probabiliste et à des objets mathématiques des sens physiques qu'ils ne possèdent pas. De plus, dans nos expériences, on manipule des instruments macroscopiques très simples (des miroirs) et on utilise des faisseaux lumineux. Rien ne nous assure qu'on a vraiment affaire à des photons: on fait seulement ajuster entre eux les concepts utilisés théoriment et non pas pratiquement. Il faudrait revoir la façon de lire nos moyens expérimentaux.
Voici d'autres remarques que je pose comme questions (est-ce que vous étes d'accord ou non avec moi):
le principe d'incertitude sur la vitese et la position a comme sens tout simplement ceci: pour arriver à déterminer la position d'une particule, il faut que celle-ci ne soit pas au mouvement (ou ne soit pas en mouvement qui entrave la mesure). C'est tout à fait naturel, il n'y a pas de bizarrerie dans cette formule?! De même le principe d'incertitude sur l'énergie et le temps signifie tout simplement ceci: on ne peut pas effecteur une mesure sur l'énergie si l'on ne dispose pas d'un temps (ou d'un temps suffisant). Toutes ces formules expriment des choses naturelles. Elles auraient dû être trouvées avant l'avènement de la relativité et avant la thermodynamique. Ainsi les interprétations qu'on a données à ces formules ne sont pas les vraies interprétations. Heureusement dans la pratique et dans les mesures on ne se fie qu'au calcul et aux formules libres (indépendament des interprétations que nous leur donnons).

[doul11]

Bonjour,

Encore merci chaverondier pour votre message très riche en informations, voir même trop ! il m'a fallu un bon nombre de lectures pour commencer a comprendre, non pas que vous expliquez mal, mais je n'ai pas votre niveau de connaissances. J'ai bien essayé de lire les références, j'arrive a lire les premières pages, mais quand ça devient trop technique je suis totalement perdu, enfin j'aurais quand même appris quelques éléments de base sur l'opérateur densité.

Même si je n'ai pas vraiment cerné ce dont il est question, j'aimerais poser quelques questions afin de pouvoir avancer un peut plus.

doul11 : J'en déduis que c'est le système lui-même qui est modifié par la première mesure. Il en garde une trace, indépendamment de l'observateur, même si l'observateur oublie le résultat de la mesure, on pourrait penser qu'il y a perte d'information. Il n'en est rien car le système a été modifié de façon irréversible ?

Si vous répondez oui, vous adoptez alors le point de vue dit réaliste C’est toutefois un point de vue minoritaire (que je partage cependant plus ou moins). La croyance scientifique dans l'interprétation positiviste de la mesure quantique est nettement plus répandue (du moins dans les milieux scientifiques).

il me semblais que c'était des faits objectifs, et que par conséquences on pouvais répondre très clairement par oui ou non a ces questions :

la mesure fait évoluer le système ? (théoriquement, expérimentalement)
l'évolution est irréversible ? (théoriquement, expérimentalement)

l’hypothèse réaliste est celle selon laquelle la mesure quantique est supposée être un phénomène physique irréversible objectif d'interaction d'un champ physique objectif avec un appareil de mesure. L’interprétation réaliste de la mesure quantique entre en conflit avec :

• la réversibilité des évolutions quantiques,
• le principe de relativité du mouvement interdisant l'existence d’un référentiel quantique privilégié dans lequel la réduction du paquet d'onde (interprétée comme une modification physique instantanée d'un champ physique objectif étendu) s'effectue partout instantanément (au sens de la simultanéité propre à ce référentiel)
• le déterminisme des évolutions quantiques,
• l'unitarité des évolutions quantiques.

je ne comprends pas ou ce trouve les conflits, surtout avec le deuxième point : la mécanique quantique a été construite sur un espace-temps fixe, avant toute mesure les particules quantiques ne sont pas localisés, l'espace-temps macroscopique émerge des interactions quantiques, tout les observateurs d'un même opérateur observeront les même valeurs propres, les mesures entre états intriqués seront corrélés, avec ces arguments comment dire qu'un référentiel quantique privilégié n'existe pas ? Ou est l'erreur dans mon raisonnement ? Comment peut-on parler de relativité du mouvement pour des particules non-locale ?

Cette notion d'irréversibilité implique obligatoirement des considérations thermodynamiques car il n'y a pas d'irréversibilité sans fuite d'information allant se cacher dans l'entropie de Boltzmann. Sans entropie de Boltzmann masquant (au yeux de l'observateur macroscopique) les évolutions microphysiques qui laissent inchangées les grandeurs macroscopiques enregistrées, il n'y a pas d'état stable (au yeux de l'observateur) apte à stocker de l'information.

si je comprends bien cette explication, c'est la différence entre les interaction réversibles et irréversibles ?

Réversible : pas de mesures, le système retrouve sont état initial seul.
Irréversible : mesure, le système ne peut retrouver son état initial sans aide extérieure.

Puisque on est dans une vision dynamique du système, l'irréversibilité n'est pas éternelle, l'important est qu'elle a durée un certains temps.

mais alors, que devient le modèle dynamique de mesure quantique (réaliste ET local) de R.BALIAN dans les situations où se manifeste la non localité quantique ? Je suppose que ce travail reste à faire.

j'ai bien compris que le travail de R.Balian est réaliste (c'est bien écrit plusieurs fois), par contre je ne vois pas pourquoi ça ne fonctionnerais pas en non-local ? La description des état est sensiblement la même pour des états simple et des état intriqués :

état simple : |état 1> + |état 2>
état intriqué : |a1,b2> + |a2,b1>

Ce qui est mystérieux, c'est l'émergence d’une non localité quantique observable à notre échelle macroscopique entrant en conflit (via la violation des inégalités de Bell si on ajoute simplement l'hypothèse raisonnable selon laquelle les dinosaures n'ont pas eu besoin d'un examen de leurs ossements par un paléontologue compétent pour avoir existé) avec une notion de localité pourtant parfaitement macroscopique.

J'ai plus ou moins l'impression que l'expérience d'Alain Aspect (comme celle du choix retardé) signalent discrètement l'existence de phénomènes fins (se déroulant à une échelle ou aucune modification de structure stable ne permet d'enregistrer la trace de leur déroulement) réalisant "peu à peu", dans un temps virtuel (mais instantanément au sens de l'écoulement du temps « réel » perçu à notre échelle, un peu comme ça se produit peut-être lors du big-bang marquant « l’instant » origine d’un point de vue anthropocentrique) une sorte d'état d'équilibre par échange "d'informations" entre systèmes EPR corrélés (cf. la transactional interpretation de John CRAMER http://www.npl.washington.edu/npl/in...qm/TI_toc.html).

Ces "informations" ne sont toutefois pas manipulables par l'observateur macroscopique (avec ses gros doigts macroscopiques maladroits). J'ai donc mis des guillemets pour respecter l'acceptation tacite d'une interprétation anthropocentrique (assez largement admise) de la notion d'information.

Cet échange "instantané" (1) d'informations à la "nounours vert" (2) permet l'atteinte d'une sorte d'état d'équilibre, mettant ainsi en cause l'interprétation de l'invariance de Lorentz comme étant une symétrie valide à tous les niveaux d’observation (actuels ou futurs) et non une émergence de nature statistique.

je n'y vois rien de mystérieux, c'est l'humain qui grâce a ça science théorique et expérimentale a réussi a faire émerger au niveau macroscopique des effets quantiques. L'humain a réussi a voir et a comprendre ce qui ce passe dans la boite noire quantique. Je vois le monde quantique comme virtuel, pas dans le sens ou il n'existe pas en réalité, dans le sens ou il n'est pas accessible directement (superposition d'état, particules virtuelles), la seule chose que l'on peut voir c'est ce qui en émerge lorsque il y a un certains type d'interactions (mesure).

[chaverondier]

Il me semblait que c'étaient des faits objectifs, et que par conséquent on pouvait répondre très clairement par oui ou non à ces questions : la mesure fait évoluer le système ? (théoriquement, expérimentalement)

• Selon le point de vue positiviste (majoritaire me semble-t-il) la réponse est : on n'en sait rien car on ne sait pas ce qu'est ou n'est pas la réalité (on sait seulement ce que l'on peut en observer). Toujours selon ce point de vue, c'est la connaissance de l'observateur qui est modifiée lors d'une mesure quantique. Cela revient à dire que la mesure n'a pas été réalisée tant que la connaissance d'un observateur n'a pas été modifiée (On peut admirer, dans ces conditions, la patience des dinosaures attendant pendant des millions d'années, l'examen de leurs ossements pour avoir enfin le droit d'avoir existé et les continents attendant qu'un géologue s'occupe de les étudier pour qu'ils acquièrent le droit d'avoir dérivé etc, etc, mais bon...)
  
• Selon le point de vue dit réaliste (minoritaire) la réponse est oui : la mesure quantique modifie l'état du système (et non pas seulement la connaissance que nous en avons)

La raison qui nous a conduit à nous cramponner, contre vents et marées, au point de vue positiviste (malgré les problèmes qu'il pose si on l'érige en principe philosophique absolu à la base de la science) c'est le fait que seule l'observation permet finalement de trancher entre différentes hypothèses et d'établir des lois physiques. Tant que je n'ai pas réussi à recueillir, par exemple, des traces ADN de l'abonimable "nounours vert" (copyright m-theory) je ne peux pas prendre en compte l'hypothèse de son existence dans mes calculs.

La réponse positiviste (épistémique) aux questions scientifiques sans réponse réaliste (ontologique) vraiment satisfaisante est, en quelque sorte, un mécanisme de défense (poussé tout de même un peu à l'extrême) contre une attitude improductive ayant conduit, par le passé, à admettre (en tant que certitudes fondant notre vision du monde) des hypothèses ne reposant sur aucune base observationnelle (et même à écarter toute attitude tendant à s'autoriser un questionnement quant à la validité de ces hypothèses).

L'adoption de l'approche épistémique (celle consistant à s'intéresser à ce qu'on peut espérer connaître maintenant, avec les moyens d'observation d'aujourd'hui) nous a permis de laisser de côté des questions philosophiques (voire métaphysiques) improductives (au moins à court et moyen termes) pour nous concentrer sur des sujets susceptibles d'aboutir, en quelques décénies (et parfois moins) à des avancées scientifiques publiables et conséquentes.

l'évolution est irréversible ? (théoriquement, expérimentalement).

Oui, ça (presque) tout le monde est d'accord...Enfin, à part les partisans des mondes multiples.

Ils adoptent une position assez bizarre, à savoir un point de vue réaliste pour la fonction d'onde et un point de vue positiviste pour sa mesure. Ca donne lieu à une multiplication des mondes tout le temps à une vitesse prodigieuse et la fonction d'onde n'est jamais "vraiment" réduite. Du coup, l'irréversibilité des évolutions se situe dans les "opérations de multiplication" (inobservables).

Comment dire qu'un référentiel quantique privilégié n'existe pas ?

Parce qu'il n'existe pas de moyen connu de mesurer notre vitesse vis à vis de ce référentiel quantique privilégié supposé, d'où la conclusion (possible seulement dans une approche positiviste) : puisque je ne sais pas acquérir d'information relative à ma vitesse vis à vis de ce référentiel quantique privilégié supposé, cela signifie donc qu'il n'existe pas.

L'existence d'un éventuel référentiel quantique privilégié découle de l'hypothèse (réaliste) selon laquelle

• la fonction d'onde représenterait un champ physique objectif (et non pas seulement la connaissance qu'en a un observateur)
• sa réduction consisterait en la modification physique instantanée (du moins dans le temps régi par le second principe de la thermodynamique, celui que nous savons observer) de ce champ physique objectif (par l'action d'un appareil de mesure macroscopique).

C'est d'ailleurs cette discussion qui a été lancée Expérience EPR et Relativité Restreinte sans grand succès pour l'instant (le fil ayant évolué vers une direction sans rapport avec la question posée).

Où est l'erreur dans mon raisonnement ? Comment peut-on parler de relativité du mouvement pour des particules non-locales ?

Tant que l'on s'en tient à ce que l'on sait mesurer directement, la mesure quantique n'entre pas en conflit avec la relativité. Avec nos enregistrements irréversibles, respectueux du second principe de la thermodynamique (c'est à dire l'interdiction d'acquérir, sur l'état d'un système isolé, une quantité d'information telle que la quantité d'information manquante pour caractériser exactement cet état serait inférieure à son entropie de Boltzmann) le principe de causalité observable respecte la structure causale que l'on peut attribuer à l'espace-temps de Minkowski. Il s'agit de l'impossibilité d'engendrer, par une action se produisant en un évènement z1, un effet pouvant donner lieu, en un évènement z2 séparé de z1 par un intervalle de type espace, à un transfert, à vitesse supraluminique, d'information classique.

On peut même démontrer (no-communication therorem) l'impossibilité de se servir de la mesure quantique sur des systèmes EPR corrélés pour transmettre de l'information à vitesse supraluminique. Pour cela, on peut, par exemple, se placer dans le formalisme des opérateurs densité (modélisant l'impossibilité de biaiser les statistiques quantiques régies par la règle de Born) ou encore se servir du fait que les observables relatives à des parties EPR corrélées en des évènements séparés par des intervalles de type espace commutent (c'est mathématiquement équivalent et, physiquement, cela exprime la même chose : l'impossibilité de biaiser les statistiques quantiques).

Réversible : pas de mesure, le système peut revenir à son état initial sans intervention d'un expérimentareur.
Irréversible : mesure, le système ne peut retrouver son état initial sans aide extérieure.

Le problème de l'irréversibilité est un problème très difficile. Ci-joint un document très intéressant sur ce sujet, basé sur une approche de type inférence bayesienne de l'irréversibilité rédigé par E.T. Jaynes, Wayman Crow Professor of Physics, Washington University. Un extrait ici :
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=59651
Le document ici :
http://bayes.wustl.edu/etj/articles/cmystery.pdf

Il m'a été signalé par Gatsu sur ce même fil. Il se situe très nettement dans une approche positiviste, mais je dois dire qu'elle est extrêmement bien défendue. En particulier, je n'avais pas connaissance d'une démonstration de la loi de Fick modélisant le phénomène irréversible de diffusion (voir page les pages 3 à 5 du document ci-desosus) à partir d'une distinction passé futur reposant sur la base des informations irréversiblement enregistrées que nous détenons sur le passé (alors que nous n'avons rien de tel sur le futur) et d'une inférence bayesienne de la vitesse de diffusion basée sur l'information détenue (considérée comme cause de la disymétrie passé futur).

L'auteur tient à tout prix à défendre le point de vue selon lequel la connaissance que l'on peut extraire par inférence Bayesienne

• ne présente pas le caractère objectif que possède une déduction (ce en quoi je pense en gros être d'accord. L'information que nous extrayons de nos appareils de mesure émerge du filtre passe bas de l'entropie de Boltzmann)
• modélise uniquement notre connaissance et non une réalité physique (et là, ou bien je ne suis pas d'accord ou bien je ne comprends pas ce que l'auteur veut dire exactement. Ce point de vue me semble trop tranché).

Il y a aussi, dans ce même document, une discussion très intéressante sur une interprétation (à caractère positiviste, la localité s'en trouve donc protégée) de la violation des inégalités de Bell.

Sinon, le mystère que j'évoquais, c'est le fait que la non localité (du moins sa manifestation indirecte via la violation des inégalités de Bell et l'existence d'un référentiel quantique privilégié qu'il suggère) émerge à une échelle macroscopique sur des distances macroscopiques alors que (à part pour les symétries P et T violées par la désintégration du Kaon neutre) on n'a pas, à l'échelle macroscopique, de manifestation équivalente (même indirecte) de violations relatives aux symétries autres que l'invariance de Lorentz.

[inviteace15f97]

Ne sommes nous pas nous même créateurs de paradoxe ? Est-ce ou non un moyen de dire que nous sommes à la limite de notre propre compréhension de l'univers ?

Dans ce cas le simple fait d'arrivé à faire cohabité le système quantique du système classique annulerait le problème ?

Concernant le "chat" il existe sous les deux forme, vérifiable dans la nature avec nos seuls yeux d'ailleurs, un chat peut être mort ou non.

La temporalité peut faire qu'un être vivant passe d'un état à un autre (problème du vivant.)

Hors ce n'est pas le vrai problème de l'expérience, le chat représentant ici plutôt un interrupteur ?

Ne serait-il pas plus juste de dire qu'il peut exister autant de dimensions que de probabilités qu'elles puissent émerger en remplissant leurs propres conditions ?

Nous prenons des assurances parce que nous anticipons les difficultés que pourrait nous amener cet état, peut importe la probabilité qu'elle intervienne, le simple fait d'être confronté (éventuellement) à un problème, nous fait réagir en conséquence

Les deux univers quantique et classique sont peut-être plus lié qu'on veut bien l'admettre.

[Matmat]

Et pourtant, quand un premier observateur fait une mesure (du spin horizontal d'un électron dans un état de spin vertical up par exemple) le changement d'état du système observé se trouve confirmé par une mesure ultérieure réalisée par un deuxième observateur. Comment le changement dans la "connaissance" du premier observateur est-elle parvenue à se retrouver dans le cerveau du deuxième pour y produire un changement identique ?

Doit-on en conclure que les observateurs se partagent tous une même connaissance indépendante de tout support physique ?

En ce qui concerne les interprétations où c'est "la connaissance" qui est déteminante ,je trouve qu'il est plus précis de dire que c'est la la "possibilité de connaissance" plutot que la "connaissance" de l'état par un observateur qui entre en jeu.

par exemple si l'expérimentateur place des détecteurs au niveau des fentes de le dispositif des fentes de young et qu'il ne regarde pas les mesures fournis par ces détecteur mais seulement l'écran où il doit constater (ou non) des franges d'intérférences alors il ne constate plus de frange d'intérférence (bien qu'il ne CONNAIT PAS les résultats des détecteurs placés aux fentes puisqu'il ne les a pas regardé) ... La possibilité de connaitre a suffit (les détecteurs donnent à l'observateur qu'une "possibilité de connaitre" et cela suffit)

De la même manière , si a un observateur A a pris connaissance d'un état de spin, alors A a joué pour lui un rôle similaire qu'un détecteur : toute mesure faite par B confirmera forcément celle faite par A puisque c'est les détecteurs (et non la "connaissance" des résultat fournis par les détecteurs) qui font disparaitre les franges d'interférences.

[inviteace15f97]

Entièrement d'accord avec cette constatation.

[Pio2001]

QUESTION: comment sommes-nous sûr que B est instantanément perturbé?

Parce que lorsque des mesures conjointes sont faites selon divers angles, l'inégalité de Bell est violée.

Rien ne nous assure qu'on a vraiment affaire à des photons:

Si, on peut même les compter. Ils arrivent un par un, et on sait qu'ils appartiennent à une même paire quand ils arrivent en même temps de chaque côté, si c'est ce que tu voulais dire.

(est-ce que vous étes d'accord ou non avec moi):
le principe d'incertitude sur la vitese et la position a comme sens tout simplement ceci: pour arriver à déterminer la position d'une particule, il faut que celle-ci ne soit pas au mouvement (ou ne soit pas en mouvement qui entrave la mesure). C'est tout à fait naturel, il n'y a pas de bizarrerie dans cette formule?!

Pas vraiment d'accord. On pourrait tout de même définir une position, non mesurable.

Mais comme les particules ne sont ni corpuscules, ni ondes, toute la description est à revoir, et dans la nouvelle description, on parle d'information sur le système plutôt que de propriétés du système, et ces informations ne sont pas des vecteurs positions. Cela n'a carrément plus rien à voir.

j'ai bien compris que le travail de R.Balian est réaliste (c'est bien écrit plusieurs fois), par contre je ne vois pas pourquoi ça ne fonctionnerais pas en non-local ? La description des état est sensiblement la même pour des états simple et des état intriqués :

état simple : |état 1> + |état 2>
état intriqué : |a1,b2> + |a2,b1>

Parce que tourner le détecteur d'un côté a un effet immédiat sur la mesure qui a lieu de l'autre. Et ça, la relativité restreinte, elle aime pas...

[chaverondier]

En ce qui concerne les interprétations où c'est "la connaissance" qui est déteminante, je trouve qu'il est plus précis de dire que c'est la "possibilité de connaissance" plutôt que la "connaissance" de l'état par un observateur qui entre en jeu.

Par exemple, si l'expérimentateur place des détecteurs au niveau des fentes du dispositif des fentes de Young et qu'il ne regarde pas les mesures fournies par ces détecteur mais seulement l'écran où il doit constater (ou non) des franges d'interférence, alors il ne constate plus de franges d'interférence (bien qu'il ne CONNAISSE PAS les résultats des détecteurs placés au niveau des fentes puisqu'il ne les a pas regardés) ... La possibilité de connaître a suffi (les détecteurs ne donnent à l'observateur qu'une "possibilité de connaître" et cela suffit)

De la même manière, si un observateur A a pris connaissance d'un état de spin, alors A a joué pour lui un rôle similaire à un détecteur : toute mesure faite par B confirmera forcément celle faite par A puisque ce sont les détecteurs (et non la "connaissance" des résultats fournis par les détecteurs) qui font disparaitre les franges d'interférence.

Ce n'est pas seulement plus précis, c'est un choix interprétatif et ce choix, c'est celui d'une interprétation réaliste de la mesure quantique (précisément celle objet de mes messages à ce sujet). Il s'agit de l'interprétation (incompatible avec le principe de relativité du mouvement, rappelons le) selon laquelle la mesure quantique et la notion d'irréversibilité ne doivent rien ni à l'observateur ni à l'acte d'observation mais sont, au contraire, le résultat d'un phénomène physique d'interaction d'un champ physique objectif avec un appareil de mesure quantique (1).

Je suis moi aussi assez fortement tenté par votre interprétation réaliste de la mesure quantique (point de vue minoritaire, dont j'ai souvent précisé les raisons qui le rendaient tentant à mes yeux, comme au votre manifestement) malgré le fait qu'elle entre en conflit (au seul niveau interprétatif toutefois) avec le principe de relativité du mouvement. Cette interprétation demande simplement d'envisager (c'est ce que je crois et ça me paraît très raisonnable) que l'invariance de Lorentz soit de nature thermodynamique statistique.

Ca n'est pas du tout suffisant bien sûr. On n'a rien résolu ni rien prouvé en proposant cette hypothèse. L'essai demanderait à être transformé en un modèle réaliste de la mesure quantique apte (au moins) à postdire la violation des inégalités de BELL.

A part le modèle GRW, lequel modèle postule l'existence d'un phénomène de localisation spontanée de très faible fréquence (compatible, de ce fait, avec l'impossibilité de l'observer, cf The GRW model and bell-like inequalities http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=18651329 ) on ne dispose de rien de tel.

Je serais beaucoup plus facile à convaincre avec un modèle de la mesure quantique à caractère thermodynamique statistique apparenté à celui proposé par R.BALIAN (donc cadrant avec votre proposition d'une irréversibilité de la mesure quantique indépendante de l'observateur et de l'acte d'observation) dans une situation où se manifeste la violation des inégalités de Bell.

(1) un phénomène objectif et irréversible donc, c'est à dire, par définition même de l'irréversibilité, faisant diminuer la quantité d'information accessible à un observatreur macroscopique.

[inviteace15f97]

le rayon de lumière sera donc pas le photon mais la trace du photon ?

Révélant sa localisation dans l'espace temps, quand elle est en mouvement ?

Si j'ai bien compris ce que tu viens de dire...

[doul11]

Bonjour,

• Selon le point de vue positiviste (majoritaire me semble-t-il) la réponse est : on n'en sait rien car on ne sait pas ce qu'est ou n'est pas la réalité (on sait seulement ce que l'on peut en observer). Toujours selon ce point de vue, c'est la connaissance de l'observateur qui est modifiée lors d'une mesure quantique. Cela revient à dire que la mesure n'a pas été réalisée tant que la connaissance d'un observateur n'a pas été modifiée (On peut admirer, dans ces conditions, la patience des dinosaures attendant pendant des millions d'années, l'examen de leurs ossements pour avoir enfin le droit d'avoir existé et les continents attendant qu'un géologue s'occupe de les étudier pour qu'ils acquièrent le droit d'avoir dérivé etc, etc, mais bon...)
  
• Selon le point de vue dit réaliste (minoritaire) la réponse est oui : la mesure quantique modifie l'état du système (et non pas seulement la connaissance que nous en avons)

La raison qui nous a conduit à nous cramponner, contre vents et marées, au point de vue positiviste (malgré les problèmes qu'il pose si on l'érige en principe philosophique absolu à la base de la science) c'est le fait que seule l'observation permet finalement de trancher entre différentes hypothèses et d'établir des lois physiques. Tant que je n'ai pas réussi à recueillir, par exemple, des traces ADN de l'abonimable "nounours vert" (copyright m-theory) je ne peux pas prendre en compte l'hypothèse de son existence dans mes calculs.

La réponse positiviste (épistémique) aux questions scientifiques sans réponse réaliste (ontologique) vraiment satisfaisante est, en quelque sorte, un mécanisme de défense (poussé tout de même un peu à l'extrême) contre une attitude improductive ayant conduit, par le passé, à admettre (en tant que certitudes fondant notre vision du monde) des hypothèses ne reposant sur aucune base observationnelle (et même à écarter toute attitude tendant à s'autoriser un questionnement quant à la validité de ces hypothèses).

L'adoption de l'approche épistémique (celle consistant à s'intéresser à ce qu'on peut espérer connaître maintenant, avec les moyens d'observation d'aujourd'hui) nous a permis de laisser de côté des questions philosophiques (voire métaphysiques) improductives (au moins à court et moyen termes) pour nous concentrer sur des sujets susceptibles d'aboutir, en quelques décénies (et parfois moins) à des avancées scientifiques publiables et conséquentes.

je comprends bien l'intérêt du positivisme comme garde fous dans des cas de nounours vert ou dans des effets dit paranormaux, ce que je ne comprends pas c'est comment on peut l'appliquer a la mécanique quantique, ou certaines choses ne sont pas observables directement ou de précision limitée, je pense notamment au états superposés ou a l'indétermination entre opérateurs qui ne commutes pas, est-ce une limitation due au formalisme quantique ? Je ne crois pas, au contraire il me semble que le formalisme a été justement construit de façon a être en accord avec les expériences, jusqu'à preuve du contraire la mécanique quantique fonctionne très bien, est-ce de l'anti-positivisme de dire ceci ? Dans le mode quantique notre intuition classique est totalement défaillante, a quoi peut on ce fier, si ce n'est a la théorie quantique ?


Je voudrais revenir sur le référentiel quantique unique, il y a la aussi quelque chose que je ne comprends pas : les théories de la relativité et de la mécanique quantique ne sont pas des théories du tout, donc par définition elles ne modélisent qu'une partie de l'univers, pourquoi la MQ devrais absolument respecter la relativité ? On pourrais aussi bien dire que c'est la relativité qui ne respecte pas la MQ : l'espace-temps est continus au lieu d'être discret !