Les particules qui remontent le temps de Feynman, fluctuations quantiques du vide et conséquences ?

[inviteebedd8f1]

Salut,

Avant d'aller plus loin, je pars du principe que vous avez lu le paragraphe A de cet article : http://www.futura-sciences.com/fr/do...614/c3/221/p1/ car je saurais bien mal le résumer ...

Je trouve cette explication très élégante et fort peu développée, même si je comprends que ce n'était pas l'objet du dossier.
J'aimerais prolonger le raisonnement malgré mon indigence en mécanique quantique et j'aimerai donc avoir des critiques sur le "raisonnement ?" suivant :

Si on peut comprendre la création/annihilation d'une paire particule/anti-particule comme le mouvement erratique dans le temps d'une unique particule, ne peut-on pas aller jusqu'à imaginer que les fluctuations quantique du vide (créations/annihilations spontanées) ne soient similaires et que par conséquent, ces fluctuations ne soit que la conséquence visible d'un mouvement désordonné dans l'espace ET le temps d'un plus petit nombre de particule. J'y vois la conséquence qu'à l'échelle de validité de la mécanique quantique, le temps serait une dimension presque comme les autres et que les différences entre le microscopique et le macroscopique découlerait de cette asymétrie temporelle apparaissant à l'échelle macroscopique. Cette asymétrie pourrait être à son tour du au fait que l'énergie nécessaire pour faire bouger une masse dans le temps soit une fonction exponentielle de sa masse.

Du coup, il n'y aurait qu'un nombre fini de particules dans l'univers, une quantité astronomique mais finie, bougeant dans l'espace ET dans le temps. Donc, une particule donnée pourrait être présente une infinité de fois à un instance T, donc il pourrait y avoir en fait un très très petite nombre de particules dans l'univers, ayant malgré tout les conséquences physiques d'un nombre phénoménal de particules, etc.

Les fluctuations des paramètres spatiaux (et plus généralement non temporels) d'une particules pourraient n'être qu'une illusion, conséquence des fluctuations de "position temporelle" des particules. Par exemple, le fait qu'on ne puisse attribuer qu'une probabilité de présence à un endroit donné à un électron autour d'un atome pourrait ne pas être du à une propriété intrinsèque de "diffusion" de la position de l'électron mais juste une conséquence des variations de "position temporelle" de cette électron, voyageant dans l'espace selon une équation bien fixée (mais éventuellement complexe), mais dans le temps de façon aléatoire ou selon une équation qui nous est trop inaccessible aujourd'hui.

Si je n'ai pas dit trop de bêtises dans ce qui précèdent et que je n'enfonce pas trop de portes ouvertes, est-ce que des travaux/expériences ont été menés, par Feynman ou par d'autre sur les conséquences de cette solution de Feynman ? Est-ce que certains des points dont j'ai parlé font débat ? Est-ce que des théories actuellement à l'étude utilisent cette possibilité ? Est-ce que des ouvrages de vulgarisation sont disponibles traitant partiellement du sujet ?
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[gatsu]

Salut,

Tu peux préciser ce qu'est le paragraphe A svp parce que moi là je vois des plutot des numéros...

[Deedee81]

Salut,

Tu peux préciser ce qu'est le paragraphe A svp parce que moi là je vois des plutot des numéros...

Moi non plus je n'ai pas trouvé.

Cette idée de Feynman je n'en ai qu'entendu vaguement parler. Il me semble que c'est non falsifiable. A confirmer.

[inviteebedd8f1]

pardon, le lien est le suivant : http://www.futura-sciences.com/fr/do...614/c3/221/p8/

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteebedd8f1]

Cette idée de Feynman je n'en ai qu'entendu vaguement parler. Il me semble que c'est non falsifiable. A confirmer.

Non falsifiable ?
Ca veut dire quoi ?

[gatsu]

Si la question que tu te poses est de savoir si une interprétation de la MQ a été proposée en imaginant que les particules peuvent se déplacer dans le temps...je ne crois pas.
Par contre une chose que je vois reste que l'analogie de Feynman fonctionne car les équations qu'il regarde sont réversibles. Maintenant, si j'imagine suivre la trajectoire d'une antiparticule (je crois que c'est possible) dans une chambre à bulle alors dans ce cas j'observe la nucélation de bulles de vapeur dans un système macroscopique. Ce type de phénomènes est intrinsèquement dissipatif et donc irreversible et pourtant mon antiparticule est toujours là. Cet exemple me laisse penser que cet idée d'un électron qui remonte le temps est commode pour certains calculs mais ne convient plus si on regarde un "vrai" système à l'oeuvre et que donc on ne peut pas vraiment faire sans les antiparticules.

[Deedee81]

Merci pour lie lien,

Zut alors, j'avais mal compris, ce n'est pas du tout ce à quoi je pensais.

La partie Feynman, les particules qui remontent le temps, ce n'est qu'une astuce mathématique. C'est une méthode en théorie quantique des champs pour réinterpréter les états d'énergies négative (qui apparaissent naturellement en mécanique quantique relativiste) comme des antiparticules.

Les autres points soulevés me dépassent un peu (trous de vers et autres particules fluctuant dans le temps).

Non falsifiable ?
Ca veut dire quoi ?

Ca veut dire que les prédictions physiques sont strictement les mêmes que celles de la théorie qu'elle remplace ou complète.

Dans ce cas aucun test de permet de vérifier la validité de cette nouvelle théorie, ni de la flasifier (vérification qu'elle est fausse).

C'est la notion de théorie au sens de Popper : une théorie physique doit être falsifiable, c'est-à-dire admettre des prédictions testables qui pourraient invalider la théorie si celle-ci s'avère fausse.

Exemple : presque toutes les interprétations de la MQ sont infalsifiables (interprétation de Copenhague, mondes multiples, transactionnel, etc...)

Les particules qui remontent le temps de Feynman sont infalsifiables puisqu'il s'agit d'une manipulation mathématique dans le but de réinterpréter les états (les faire correspondres à ce qu'on peut voir). Dirac avait imaginé sa fameuse "mer de Dirac" (totalement insuffisante) pour réinterpréter les états d'énergie négative, sans ce renversement du temps, et ça donnait la même chose : des antiparticules.

Par contre, l'essentiel du reste de ce qui est indiqué dans l'article est falsifiable (par exemple, les fluctuations du vide ont été confirmées par l'effet Casimir).

[inviteebedd8f1]

@gatsu : Si l'interprétation de Feynman est bonne, il y a un phénomène qui permet à l'électron dans un premier temps de se mettre subitement à aller à rebours du temps (en émettant des photons), et un autre qui permet de faire l'inverse (en absorbant des photons). L'électron a donc des interactions avec autre chose qui ne remettent pas en cause (mathématiquement), la possibilité qu'il remonte le temps.

Les interactions à l'origine de la nucléation pourraient, elles aussi, avoir à leur origine des phénomènes qui ne remettent pas en cause ce parcours à rebours.

D'autre part, le reste du dossier tend à prouver qu'on peut théoriquement violer certains liens de causalité (notamment l'exemple de la boule qui se pousserait elle-même dans un wormhole), si c'est cela qui t'embête, ne serait-ce pas simplement trop éloigné de notre expérience ? J'ai l'impression que, mathématiquement, ce n'est pas toujours aberrant (d'après ce que je comprends, la violation du lien de causalité est valide mathématiquement si on arrive sur un équilibre, même si cet état d'équilibre semble n'avoir eu aucun déclencheur extérieur à cause du paradoxe).

La situation explicitée par Feynman est, il me semble, mathématiquement valide, et pourtant, elle n'est pas exempte de paradoxe apparent :
Le même électron pourrait causer deux phénomènes dans un lien de causalité inverse par rapport à un utilisateur humain ... il pourrait avoir traversé un polarisateur, être remonté dans le temps, et quelques minutes avant avoir été polarisé, être détecté avec la polarisation qu'il n'est pas encore censé avoir ...
Il n'y a peut-être pas de paradoxe réel car on n'est peut-être pas capable de déclencher le retour dans le temps ET de détecter l'électron en question, n'empêche qu'on est face à quelque chose d'apparemment paradoxal qui semble apparemment mathématiquement valide.

Tout ça pour dire que ça m'intéresserait d'avoir la démonstration que ce n'est pas possible, si elle existe ... et si je ne suis pas en mesure de la comprendre, j'aimerai trouver quelqu'un qui puisse me la rendre accessible

[inviteebedd8f1]

@Deedee81: et non falsifiable, c'est en attendant qu'une théorie plus élaborée basée dessus ne soit, elle, falsifiable, c'est ça ? Si une telle théorie apparaissait, elle pourrait faire la différence entre les deux visions de l'artifice mathématique en rendant l'une ou l'autre interprétation invalide par une justification extérieure à la formule en question ? Par exemple en prouvant par ailleurs qu'une particule ne peut pas remonter dans le temps ...
J'ai bien tout compris ?

[gatsu]

@gatsu : Si l'interprétation de Feynman est bonne, il y a un phénomène qui permet à l'électron dans un premier temps de se mettre subitement à aller à rebours du temps (en émettant des photons), et un autre qui permet de faire l'inverse (en absorbant des photons). L'électron a donc des interactions avec autre chose qui ne remettent pas en cause (mathématiquement), la possibilité qu'il remonte le temps.

Les interactions à l'origine de la nucléation pourraient, elles aussi, avoir à leur origine des phénomènes qui ne remettent pas en cause ce parcours à rebours.

C'est toujours le même problème. Si un objet perd toute son énergie en la distribuant à l'extérieur, il est très difficile de concevoir même "mathématiquement" un quelconque retour vers le passé. Si tel était le cas, la particule devrait "pomper" de l'énergie depuis le liquide qui l'entoure pour faire exactement la trajectoire inverse. Bien sûr il existe en principe une unique trajectoire retour qui permet à la particule d'accumuler de l'énergie au gré de ses collisions mais elle est tellement peu probable qu'elle n'est jamais observable.

Mon point est donc que dans un sens la trajectoire de l'antiparticule parait tout à fait logique et normale alors que l'interpréter comme une particule qui remonte le temps en accumulant de l'énergie au gré des collisions n'est tout simplement pas un phénomène observable d'après le second principe de la thermodynamique.

[Deedee81]

et non falsifiable, c'est en attendant qu'une théorie plus élaborée basée dessus ne soit, elle, falsifiable, c'est ça ?

Non pas nécessairement. Parfois c'est simplement parceque ça fait partie de la formulation mathématique (ou pour d'autres raisons, les interprétations de la MQ ont souvent un petit goût de philosophie).

Mais :

Si une telle théorie apparaissait, elle pourrait faire la différence entre les deux visions de l'artifice mathématique en rendant l'une ou l'autre interprétation invalide par une justification extérieure à la formule en question ? Par exemple en prouvant par ailleurs qu'une particule ne peut pas remonter dans le temps ...

Oui, c'est bien possible. Une nouvelle théorie apporte souvent un nouvel éclaraige et des réponses (et encore plus de nouvelles questions ).

[inviteebedd8f1]

@gatsu : sauf que le second principe de la thermo n'est valable que dans un sens par rapport à la "flèche du temps". De ce point de vue, une particule qui remonte le temps en accumulant de l'énergie au fil des collisions ne le viole pas (mathématiquement), bien au contraire, du point de vue de la flèche du temps, elle perd de l'énergie "au cours du temps" =

Du coup, je ne suis pas sur que l'argument soit pertinent. Si tu regardes la définition du second principe de la thermo sur FS, tu verras que ce second principe est peut-être une illusion (parce que les équations de la physique sont réversibles).

Est-ce que notre difficulté à concevoir la chose ne vient pas du fait que nous soyons lié au temps (ou plus exactement à un sens d'écoulement du temps) ? Il n'est pas dit qu'à l'échelle de validité de la MQ, les règles soient les même, il y a même suffisamment d'exemples du contraire.

[invite499b16d5]

Je rejoindrais plutôt le point du vue de Carm: ce n'est pas un artifice de calcul de parler de particules qui remontent le temps: c'est plutôt de parler du temps comme d'un écoulement linéaire fléché qui constitue un artifice d'observation!

[gatsu]

@gatsu : sauf que le second principe de la thermo n'est valable que dans un sens par rapport à la "flèche du temps". De ce point de vue, une particule qui remonte le temps en accumulant de l'énergie au fil des collisions ne le viole pas (mathématiquement), bien au contraire, du point de vue de la flèche du temps, elle perd de l'énergie "au cours du temps" =

Je dois avouer que je ne te suis pas...c'est justement mon point que d'un certain point de vue, la flêche du temps est indiquée par le second principe et que donc ta remontée dans le temps ne s'applique pas.

Dit autrement : l'interprétation de Feynman est utile pourvu que la trajectoire qu'on fait subir à la particule fasse sens; ce qui n'est pas le cas dans l'exemple que je propose (au risque de me répéter, elle fait sens si l'observateur est capable de connaitre parfaitement l'état du liquide en question ce qui ne sera jamais le cas).

[DomiM]

Et si le temps était une fluctuation faisant des aller retour avec la matière/antimatière en symétrie CPT, le principe d'incertitude permettant une évolution comparable à la flèche du temps classique mais par contre rétro-informé ?

[DomiM]

Ralentir le temps serait ralentir la fréquence de fluctuation
Plus c'est massif ,vitesse et gravité, plus ça ralentie la fréquence

[Deedee81]

Salut,

Juste deux petits commentaires en passant.

Si tu regardes la définition du second principe de la thermo sur FS, tu verras que ce second principe est peut-être une illusion (parce que les équations de la physique sont réversibles).

Cela ne suffit pas pour affirmer que le second principe est une illusion.

A l'échelle microscopique, la température n'existe pas. C'est un concept statistique et macroscopique, exactement comme l'entropie. Mais la température n'est pas une illusion. Elle se traduit pas des phénomènes concrets (la montée du mercure dans un thermomètre).

La flèche du temps est un phénomène émergent mais pas une illusion.

Je rejoindrais plutôt le point du vue de Carm: ce n'est pas un artifice de calcul de parler de particules qui remontent le temps: c'est plutôt de parler du temps comme d'un écoulement linéaire fléché qui constitue un artifice d'observation!

Cela dépend de quoi on parle exactement. Ici la question concernait la réinterprétation des états d'énergie négative comme des particules remontant le temps. Dans ce cas, regarde dans n'importe quel bouquin de théorie quantique des champs, c'est un artifice mathématique.

Cela pourrait ne pas être un artifice mathématique dans d'autres contextes, théories, spéculations, etc.... Mais ici, oui, c'est un simple artifice.

Je rejoint le point de vue de Gatsu.

Une manière de penser qui pourrait peut-être vous aider. Oublier le temps. Oublier ses valeurs numériques. Placez une étiquette sur chaque événement permettant de les identifier de manière univoque.
¨
Par exemple vous avez les événements "rouges", "atchoum", "gbreblrl", "Aleph", etc.

Les événements sont liés entre eux comme dans un graphe (lois physiques reliant les événements).

Plus d'espace, plus de temps, juste des relations.

Dans ce schéma (un peu spécial). Essayez de visualiser :
- la causalité
- l'évolution dans le temps d'un processus
- la réversibilité
- la flèche du temps thermodynamique
- la méthode de Feynman

Ou de voir comment on pourrait représenter ça (grossièrement) avec de tels graphes.

Ce n'est certainement pas l'approche las plus facile Et ça nécessite une bonne connaissance de ces processus. Mais cela donne une vue nettement plus profonde du temps.

EDIT : oups, je me suis laissé emporter, j'ai fait plus que deux petits commentaires

[DomiM]

à la vitesse de la lumière le temps s'arrête
ou seulement ralentit ?
L’espace et les distances se contractent jusqu'où pour les photons ?

[invite499b16d5]

Ou de voir comment on pourrait représenter ça (grossièrement) avec de tels graphes.
Ce n'est certainement pas l'approche las plus facile Et ça nécessite une bonne connaissance de ces processus. Mais cela donne une vue nettement plus profonde du temps.

Salut,
merci de répondre aussi longuement.
Serait-il possible, pour ceux qui ne peuvent tenter eux-mêmes cette approche, de dire quelques mots au sujet de cette vue profonde?
En quoi remplacer l'idée qu'on s'en fait par les graphes qu'on s'en fait permettrait de pénétrer plus profondément le mystère?

[DomiM]

à la vitesse de la lumière le temps s'arrête
ou seulement ralentit ?
L’espace et les distances se contractent jusqu'où pour les photons ?

J'ai trouvé pour le temps

D'après la relativité le temps n'existe plus à la vitesse de la lumière...
Or le photon (particule+onde) "circule" à la vitesse de la lumière. Donc pour lui le temps n'existe pas...
Ainsi, "un photon qui n'existe pas crée une paire de positron/électron, qui ensuite s'annihile pour donner naissance au photon se trouvant à l'origine de leur création - souvenez-vous que le photon ne connaît pas la différence entre le futur et le passé."

http://www.alainpelosato.com/quantique/temps.htm

Mais l'espace ?

[Deedee81]

Salut,

Serait-il possible, pour ceux qui ne peuvent tenter eux-mêmes cette approche, de dire quelques mots au sujet de cette vue profonde?
En quoi remplacer l'idée qu'on s'en fait par les graphes qu'on s'en fait permettrait de pénétrer plus profondément le mystère?

Ca évite d'avoir des préjugé sur le temps, sa nature, son existence. Ca permet de voir comment les concepts de temps, de flèche du temps, etc. peuvent émerger de simples relations physiques.

Kip Thorn and al en parlent (mais pas pour la flèche du temps) dans le livre Gravitation lorsqu'il définit l'espace-temps au début. Ils passent pas mal de temps à définir ce que sont l'espace et le temps et leur mesure.

[Deedee81]

Salut,

Mais l'espace ?

Il est totalement contracté. Il ne reste plus que les deux dimensions transversales.

Ce qui est assez amusant c'est que cela est relié au fait que la polarisation du photon est uniquement transversale (il n'y a pas de polarisation longitudinale ou de spin 0).

[DomiM]

ALors pourquoi une vitesse limite de 299 792 458 m/s dans le vide ?
Si pas de temps c'est ces deux dimensions transversales qui donnent la limite ?

[Deedee81]

ALors pourquoi une vitesse limite de 299 792 458 m/s dans le vide ?
Si pas de temps c'est ces deux dimensions transversales qui donnent la limite ?

Cette vitesse n'est pas mesurée par le photon mais par nous. Et, nous, nous n'avons pas de problème avec le temps ou la contraction des longueurs.

Quand à la raison d'une telle limite (ou d'une géométrie de Minkowski pour décrire l'espace-temps), on la constate, c'est tout.

On sera peut-être un jour capable d'obtenir ces résultats à partir de postulats plus fondamentaux mais ça reste à voir (les triangulations causales permettent de montrer pourquoi l'espace-temps est comme il est, mais je n'ai pas été très convaincu par ce que j'ai lu).

[DomiM]

on en reviens aux instrument !
Si j'ai bien compris pour elle c'est instantanée mais pas pour nos instruments de mesures ... Intuition, mon ordinateur quantique a du mal à représenter ça à Mental, l'ordinateur classique implanté par l'éducation nationale.

[DomiM]

à moins que

il est théoriquement possible que les photons aient une masse non nulle (les mesures ne peuvent que plafonner cette masse hypothétique et non prouver qu'elle n'existe pas).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_la_lumi%C3%A8re
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3200801

[invite499b16d5]

On sera peut-être un jour capable d'obtenir ces résultats à partir de postulats plus fondamentaux mais ça reste à voir (les triangulations causales permettent de montrer pourquoi l'espace-temps est comme il est, mais je n'ai pas été très convaincu par ce que j'ai lu).

Salut,
aurais tu quelque lien vers ces triangulations causales?

[Deedee81]

Salut,
aurais tu quelque lien vers ces triangulations causales?

Il y en a plein sur ArXiv. Je n'avais pas noté les références, mais j'ai retrouvé par exemple : (attention, je n'ai pas tout lu et c'est très techniques)

http://xxx.lanl.gov/abs/0905.0017
"Emergence of spatial structure from causal sets"

(attention en anglais ils disent ensembles causals).

http://xxx.lanl.gov/abs/1005.4172
"A Derivation of Special Relativity from Causal Sets"

http://xxx.lanl.gov/abs/gr-qc/0508109
"Causal sets and the deep structure of spacetime"

http://xxx.lanl.gov/abs/gr-qc/9909075
"Introduction to causal sets: an alternate view of spacetime structure"

Je ne connais pas d'article de vulgarisation

[Deedee81]

Je ne connais pas d'article de vulgarisation

J'aurais dû y penser tout de suite :
http://en.wikipedia.org/wiki/Causal_..._triangulation

Là ils appellent cela "triangulation dynamique".
Ahlàlàlà,

[DomiM]

Intuition : de l'énergie ne peut dépasser C parce qu'à cette vitesse une partie de l'énergie doit se transformer en un quanta de matière toujours de même masse car c'est cette masse qui limite la vitesse.
Cette masse serait fixée par la résistance des fluctuations du vide au passage de l'énergie