Décohérence et réduction du paquet d'ondes

[invite6754323456711]

(dans le cas inverse, beaucoup d'affirmations anti-réalistes tombent).

Ce qui montre leur réfutabilité.

Patrick
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[chaverondier]

Ce qui montre leur réfutabilité.

Prouvant ainsi qu'il ne s'agit pas uniquemement d'une question d'interprétation.

[invite6754323456711]

Prouvant ainsi qu'il ne s'agit pas uniquemement d'une question d'interprétation.

Le langage mathématique utilisé dans le contexte de la physique n'est-il pas aussi une interprétation ? Sont objectif en tant que langage spécialisé n'est-il pas de disposer d’un référent non ambigu.


Vouloir sur-interpréter le formalisme mathématique de la mécanique quantique dans une traduction en un langage courant, irrépressiblement appauvri et obscurci la précision et la structure de significations incorporée au formalisme quantique non ?

Pour arriver véritablement maîtriser la manière de signifier du formalisme quantique ne faut-il pas s’interroger, comme le fait MMS, sur les échafaudages (logée en dessous du formalisme mathématique de la mécanique quantique) qui ont été utilisé pour construire le formalisme de la MQ ?


Patrick

[Les Terres Bleues]

puisque le changement d'état de spin des électrons (quand Michel a fait en cachette ses mesures de spin horizontal) s'est traduit par un changement de la seule connaissance de l'observateur Michel (et pas de celle de Jean Michel tenu dans l'ignorance des cachotteries de Michel). Bon, bon...

Dans quelle "mesure" est-il permis d'affirmer que l'ignorance par Jean-Michel des opérations effectuées en son absence n'est pas un changement de l'état de "sa" connaissance sur le système ?

Pour les besoins de cette expérience de pensée (à la Bohr/Einstein), les électrons sont supposés indéfiniment maintenus dans cet état de spin (par un système de correction d'erreur vraiment très performant ).

La mesure ultérieure de Jean-Michel enregistrera-t-elle une intervention qui lui aurait été dissimulée ou (plus logiquement) une défaillance du "système de correction d'erreur vraiment très performant" dont l'absence de decription permet de soupçonner quelque défaut technique de mise au point, et notamment concernant le fait de savoir si ce système lui-même est contrôlé ou non par un observateur.

[chaverondier]

Dans quelle "mesure" est-il permis d'affirmer que l'ignorance par Jean-Michel des opérations effectuées en son absence n'est pas un changement de l'état de "sa" connaissance sur le système ?

A moins de changer le sens des mots connaissance et ignorance je ne vois pas comment en sortir. Par contre, le changement d'état physique de l'ensemble d'électrons provoqué par les mesures réalisées par Michel (les électrons sont tous dans un état de spin horizontal à l'issue de ses mesures, une moitié dans un état de spin horizontal droit l'autre moitié dans un état de spin horizontal gauche) est accessible à Jean Michel. Cette récupération d'information est possible parce qu'elle a été enregistrée sous la forme de bains thermiques (résistant aux agressions de l'environnement et à des prélèvements d'information ultérieurs) comme cela se produit au passage classique quantique.

La mesure ultérieure de Jean-Michel enregistrera-t-elle une intervention qui lui aurait été dissimulée ou (plus logiquement) une défaillance du "système de correction d'erreur vraiment très performant" dont l'absence de description permet de soupçonner quelque défaut technique de mise au point, et notamment concernant le fait de savoir si ce système lui-même est contrôlé ou non par un observateur.

Jean Michel est capable d'acquérir une information sur les changements d'états de spin subis par son ensemble d'électrons (quelles qu'en soient les causes).

Le langage mathématique utilisé dans le contexte de la physique n'est-il pas aussi une interprétation ?

Non. L'interprétation se situe avant, au moment où on décide de plaquer tel ou tel modèle mathématique sur tel ou tel phénomène observé.

Son objectif en tant que langage spécialisé n'est-il pas de disposer d’un référent non ambigu.

A mon avis c'est bien l'un des ses objectifs.

Vouloir sur-interpréter le formalisme mathématique de la mécanique quantique dans une traduction en un langage courant

C'est le langage mathématique qui est une traduction (sous la forme d'un modèle mathématique) de ce qu'on a compris (ou de ce qu'on croit avoir compris). Ce langage comprend très peu d'interprétation en lui-même (il en faut forcément un peu, me semble-t-il, car on utilise le langage non mathématique pour poser des définitions et exprimer les axiomes).

Par contre, pour pouvoir utiliser le bon modèle mathématique, il faut avoir compris ce que l'on modélise. Cette compréhension s'exprime en langage spécialisé ou courant mais dans un champ qui est celui de la physique. Les mathématiques ne se suffisent pas à elles-mêmes. Il faut connaitre et comprendre les objets et phénomènes auxquels elle s'applique pour pouvoir appliquer le bon modèle avec les bonnes hypothèses. C'est un peu comme pour faire de la mécanique, il faut savoir manier le marteau, le tournevis, la perceuse, la graisse...C'est nécessaire, mais ça ne suffit pas. Il faut aussi comprendre la mécanique.

un langage courant irrépressiblement appauvrit et obscurcit la précision et la structure de significations incorporée au formalisme quantique non ?

Je ne vois pas comment modéliser ce qu'on étudie sans le comprendre suffisamment bien pour être à même de trouver les hypothèses et le formalisme permettant de le représenter correctement et sans (identifier puis) justifier que les hypothèses implicitement contenues dans le formalisme mathématique utilisé correspondent bien aux phénomènes et comportements que l'on cherche à modéliser. Bref, pour atteindre une destination appropriée, il ne suffit pas d'une voiture (les math), il faut savoir où on va (la physique).

Pour arriver véritablement à maîtriser la manière de signifier du formalisme quantique ne faut-il pas s’interroger, comme le fait MMS, sur les échafaudages (logés en dessous du formalisme mathématique de la mécanique quantique) qui ont été utilisés pour construire le formalisme de la MQ ?

Tout à fait.

Par exemple, je me demande (sans en être tout à fait sûr car c'est assez subtil et cette subtilité n'est pas celle du formalisme mathématique mais de la compréhension de la physique qu'il doit être à même de représenter) si le formalisme des opérateurs densité (tel qu'il est employé pour établir le no-communication theorem) ne contient pas implicitement l'hypothèse d'un temps de décohérence nul (je ne souhaite pas développer ce point pour l'instant).

[Les Terres Bleues]

A moins de changer le sens des mots connaissance et ignorance je ne vois pas comment en sortir.

Il me semble qu'il ne s'agit pas d'une simple question de vocabulaire, ou alors je devrais plutôt dire que le sens des mots dépend de la position théorique que l'on adopte.
Pour moi, l'expression "état de sa connaissance sur le système" fait référence à un ensemble de probabilités de mesures futures et non à des propriétés que possèderait le système en lui-même. Aussi, l'expérience n'a pas (n'a plus) la même signification à mon avis s'il chosifie d'une façon classique les "états de spin de son ensemble d'électrons".

Jean Michel est capable d'acquérir une information sur les changements d'états de spin subis par son ensemble d'électrons (quelles qu'en soient les causes).

Ça prouve surtout qu'il n'avait pas une connaissance complète du système avant d'effectuer sa mesure. C'est pas sa faute évidemment puisque quelqu'un lui a pourri son travail, et pire, ça risque de remettre en cause la confiance qu'il avait dans son "système de correction d'erreur vraiment très performant" ou de le fâcher à mort avec son ami.
Dans les deux cas, il est perdant mais le réalisme ne gagne rien pour autant.

Cordiales salutations.

[chaverondier]

"état de sa connaissance sur le système" fait référence à un ensemble de probabilités de mesures futures et non à des propriétés que possèderait le système en lui-même.

L'état de la connaissance de Jean Michel n'était pas correct car il ne correspondait pas à l'ensemble de probabilités de mesures futures définissant "l'état réel" que possède le système en lui-même et il a pu le constater (j'explique un peu plus loin en quoi l'interprétation non réaliste de la physique et de ses lois est juste d'une certaine façon, mais il faut passer par cette étape, un peu grossière, semblant lui donner tort. La subtilité se trouve, en fait, dans la notion intersubjective, et non objective, "d'état réel").

Ça prouve surtout qu'il n'avait pas une connaissance complète du système avant d'effectuer sa mesure.

Pourtant, cette connaissance complète il l'avait acquise et elle n'avait pas changé... à moins de considérer que le changement d'état du système avant sa mesure, changement provoqué par les manips de Michel ou encore par les imperfections du système de correction d'erreurs (identifiés et non créés par sa mesure) est un changement dans sa connaissance (il ne s'agit pas en fait d'un changement dans sa connaissance. Voir plus loin les détails concernant la notion d'intersubjectivité relative à une classe d'observateurs)

le réalisme ne gagne rien pour autant.

Je pense surtout que le caractère non objectif de la physique existe effectivement, mais il n'est pas toujours bien compris. Ce qui est propre à notre perception non objective de l'univers, c'est notre grille de lecture macroscopique. Elle se caractérise par les quelques grandeurs d'état macroscopique définissant "un" état macroscopique. Il s'agit d'un regroupement d'états microphysiques (pourtant distincts) en classes d'équivalence appelées états macroscopiques.

Ces états sont équivalents pour une classe d'observateurs réalisant, en raison de leur façon commune d'interagir avec l'univers, la même partition des espaces d'état, garantissant ainsi l'intersubjectivité. La notion de "connaissance objective" de l'univers a donc (probablement) autant de sens que la notion "d'opinion objective".

En particulier, sans l'équivalence (à l'échelle macroscopique) entre états macroscopiques caractérisés par les mêmes grandeurs d'état macroscopiques, il n'y a pas de notion d'entropie, pas d'irréversibilité donc pas de notion d'écoulement du temps.

Par contre, quand une grandeur d'état d'un système a évolué irréversiblement vers un état final (au sens de l'entropie associée à la relation entre l'univers et une classe d'observateurs) ce résulat est indépendant du fait qu'il ait ou non été observé par l'un des observateurs de la classe en question. Tout observateur de cette classe sera en mesure de prélever cette information sans la perturber et de trouver le même résultat.

Ce sont ces grandeurs d'état indépendantes de l'observateur (mais pas de notre relation à l'univers en tant que classe d'observateurs) qui caractérise ce que j'appelais ci-dessus (de façon un peu abusive) "état réel". Il s'agit de l'état intersubjectivement perçu comme identique par tous les observateurs de la classe en question (quand il sont en bonne santé et à jeun).

Cela dit, tout ça correspond plus à des questions de vocabulaire qu'à de questions de physique difficiles. J'aurais préféré une discussion (reposant sur des expériences et recherches actuelles en information quantique, sinon ça risque fort d'être sans intérêt) sur les parties de mes posts dont les réponses ne me semblent pas du tout évidentes. Les parties en question sont malheureusement systématiquement exclues de la discussion.

[invite6754323456711]

de ce qu'on a compris (ou de ce qu'on croit avoir compris).

Tout la difficulté soulevée par MMS réside dans la construction de notre compréhension, ce qui induit de nos connaissance (faire pour comprendre, comprendre pour faire) en prenant conscience des trompes l’œil épistémologique (fortement encrés dans notre inconscient depuis notre jeune enfance).

Patrick

[Les Terres Bleues]

L’état de la connaissance de Jean Michel n’était pas correct car il ne correspondait pas à l’ensemble de probabilités de mesures futures définissant "l’état réel" que possède le système en lui-même

Affirmer quoi que ce soit sur le système en lui-même, c’est déjà adopter une attitude allant au-delà de ce que permet le formalisme. C’est donc un choix métaphysique. Que cache l’attitude consistant à ne vouloir y voir qu’une question de vocabulaire ? Et s’il s’agit d’une question de physique « pas difficile », alors enregistrons le fait que nous ne disposons que de probabilités, et arrêtons de tenir des discours (sur)réalistes sur la question des états avant la mesure.

Pourtant, cette connaissance complète il l’avait acquise

À partir du moment où il s’est éloigné de son expérience, s’il n’est pas informé de l’évolution de celle-ci, il n’est plus légitime à se prononcer dessus parce que de fait sa connaissance n’est pas complète. Ce qui signifie clairement qu’en pratique son ignorance est une modification de l’état de sa connaissance. Et c’est ça qui compte, pas les discours dérivatifs sur le langage.

Pourtant, cette connaissance complète il l’avait acquise et elle n’avait pas changé…

Sur quoi s’appuyer pour affirmer qu’elle n’a pas changé ? Ce qui n’a pas changé à mon avis, c’est ce qu’il savait et non pas ce qu’il sait. Il apparaît nettement qu’il est abusif de s’exprimer d’une manière plus catégorique sur le sujet.

les imperfections du système de correction d’erreurs

Peut-être qu’il serait intéressant de se résoudre à décrire ce système afin qu’il soit possible de se prononcer dessus. Tant que ça n’est pas fait, ça reste de la fiction, pas de la science.

Ces états sont équivalents pour une classe d’observateurs réalisant, en raison de leur façon commune d’interagir avec l’univers, la même partition des espaces d’état, garantissant ainsi l’intersubjectivité.

J’ai l’impression que Michel et Jean-Michel ne peuvent pas faire une partition identique dès lors que l’un se trouve dans le labo et que l’autre n’est pas tenu informé de ce qui s’y passe.

Ce sont ces grandeurs d’état indépendantes de l’observateur (mais pas de notre relation à l’univers en tant que classe d’observateurs) qui caractérise ce que j’appelais ci-dessus (de façon un peu abusive) "état réel". Il s’agit de l’état intersubjectivement perçu comme identique par tous les observateurs de la classe en question

Ça veut dire après la mesure, non ? Ou à la rigueur après l’information sur la mesure ?

J’aurais préféré une discussion (reposant sur des expériences et recherches actuelles en information quantique, sinon ça risque fort d’être sans intérêt) sur les parties de mes posts dont les réponses ne me semblent pas du tout évidentes. Les parties en question sont malheureusement systématiquement exclues de la discussion.

Désolé de ne pas être à la hauteur et de focaliser sur des aspects secondaires.

[Amanuensis]

alors enregistrons le fait que nous ne disposons que de probabilités, et arrêtons de tenir des discours (sur)réalistes sur la question des états avant la mesure.

Petite contradiction dans le propos. Si ce qui nous intéresse ce sont les probabilités sur le futur, l'état est bien un état avant la mesure (et pas après), c'est à dire avant la mesure dont on prédit les probabilités des résultats possibles.

C'est (mon point de vue) un aspect caractéristique de la physique quantique : ce que "l'état" décrit n'est pas le passé, mais les éléments permettant de prédire le futur. Vu comme cela, il n'y a d'état qu'avant la mesure.

Ou encore ce qu'on appelle "état après la mesure" n'est en fait que l'état avant la mesure suivante, conditionnellement au résultat de la mesure d'avant, résultat qui fait partie du passé et entre donc dans le conditionnemment comme le reste des connaissances sur le passé.

Ce qui n’a pas changé à mon avis, c’est ce qu’il savait et non pas ce qu’il sait. Il apparaît nettement qu’il est abusif de s’exprimer d’une manière plus catégorique sur le sujet.

Bien d'accord. Ou plus exactement, "l'état" à t ne permet en toute rigueur de prédire efficacement (et ne peut donc être "complet") que pour une prédiction à t+dt. Une prédiction à un terme plus lointain demande des informations supplémentaires, qui, si elles manquent (ou sont, comme ce semble être le cas dans l'exemple, supposées de manière erronée), rendent les prédictions bien moins précises, voire illusoires.

[invite6754323456711]

Tout la difficulté soulevée par MMS réside dans la construction de notre compréhension, ce qui induit nos connaissances (faire pour comprendre, comprendre pour faire) en prenant conscience des trompes l’œil épistémologique (fortement ancrés dans notre inconscient depuis notre jeune enfance).

Autre façon de voir, La couleur que l'on perçoit (la couleur en soi) nous est personnelle, imposée/créée par notre cerveau sans notre consentement (tout comme tous les autres sens). C'est une réalité qui nous est propre et n'a pas de sens à l'extérieur de nous.
On peut s'interroger sur notre rapport avec par exemple la décohérence quantique

Patrick

[invite6754323456711]

Que cache l’attitude consistant à ne vouloir y voir qu’une question de vocabulaire ?

Ne pas être conscient des choix métaphysiques qui sont fait.

Patrick

[chaverondier]

Ce sont ces grandeurs d’état indépendantes de l’observateur (mais pas de notre relation à l’univers en tant que classe d’observateurs) qui caractérisent ce que j’appelais ci-dessus (de façon un peu abusive) "état réel". Il s’agit de l’état intersubjectivement perçu comme identique par tous les observateurs de la classe en question.

Ça veut dire après la mesure, non ? Ou à la rigueur après l’information sur la mesure ?.

Ca veut dire (notamment) des grandeurs enregistrées par des phénomènes irréversibles. Ces traces laissées par des phénomènes irréversibles peuvent être :

• des traces géologiques de volcans éteints,
• des couches sédimentaires,
• de l'érosion naturelle,
• des ossements de dinosaures,
• des strates successives de troncs d'arbre,
• des oeufs durs ou une omelette,
• le résultat d'une mesure réalisée par un observateur humain (impact d'un photon sur un écran détecteur, enregistrement graphique d'un encéphalogramme, carte routière...).

Le non réalisme, c'est à dire l'acceptation du caractère intersubjectif (et non objectif) des lois de la physique et de notre information sur les systèmes avec lesquels nous interagissons, se cache dans les notions d'entropie, d'irréversibilité et d'écoulement du temps (notamment) caractéristiques d'une classe d'observateurs acquérant les mêmes informations quand ils observent les mêmes choses (ce ne serait pas le cas s'ils avaient une grille de lecture différente de notre univers, c'est à dire une partition différente des ensembles d'états microscopiques en classes d'équivalence d'états macroscopiques).

Que cache l’attitude consistant à ne vouloir y voir qu’une question de vocabulaire ?

Peut-être le souhait de s'intéresser à des questions qui ne soient pas uniquement des questions de vocabulaire, c'est à dire s'intéresser à des affirmations ou interrogations donnant lieu à des prédictions réfutables ?

J'ai deux ou trois questions actuellement sans réponse sur les possibilités offertes par l'observation de la décohérence, notamment les possibilités offertes par l'observation de la décohérence des chatons de Schrödinger dans les expériences d'électrodynamique quantique en cavité supraconductrice du LKB (grâce à la détection homodyne ou encore grâce à la mesure de la fonction de Wigner du champ régnant dans la cavité). Or je soupçonne futura-science d'être un énorme réservoir de compétences avec des personnes ayant déjà des éléments de réponse, voire même des réponses, à certaines de mes questions.

Et s’il s’agit d’une question de physique « pas difficile », alors enregistrons le fait que nous ne disposons que de probabilités, et arrêtons de tenir des discours (sur)réalistes sur la question des états avant la mesure.

Les deux questions sont reliées puisque les résultats d'une mesure peuvent nous informer sur l'état d'un système avant de réaliser une mesure de l'état de ce système.

Par exemple, quand j'ai mesuré la polarisation circulaire d'un photon d'une paire de photons de polarisations EPR corrélées, et que j'ai trouvé qu'il était dans un état de polarisation circulaire droite, si je ne réalise aucune mesure sur l'autre photon, je sais quand même qu'il est dans un état de polarisation circulaire gauche. Je le sais avant toute mesure de polarisation circulaire sur ce deuxième photon. Si je décide d'en faire une, cette mesure de polarisation circulaire ne fait que confirmer l'état de polarisation qu'il a déjà avant cette mesure (1).

Par contre, ce deuxième photon n'a pas d'état de polarisation verticale avant une mesure de polarisation verticale (ou plutôt, il est dans un état de polarisation verticale superposé. Le premier photon aussi d'ailleurs). Ce photon acquière une polarisation verticale si on mesure son état de polarisation verticale, et (à ce jour) on ne sait pas prédire la polarisation vericale qu'il va acquérir suite à l'action du polariseur vertical modifiant son état de polarisation (polarisation circulaire et polarisation verticale du photon ne commutent pas).

Malgré le caractère déterministe des évolutions quantiques (2) on ne peut connaître la polarisation verticale que ce photon va acquérir à l'issue de la mesure de polarisation verticale, car pour cela il faudrait:

• connaître (parfaitement) l'état quantique de l'appareil de mesure avec lequel il va interagir,
• connaître (parfaitement) l'état quantique du bain thermique avec lequel l'appareil de mesure va interagir,
• disposer d'une puissance de calcul qui n'existera probablement (peut-être) jamais,
• disposer d'un modèle très très détaillé calculant les grandeurs observables (à l'échelle macroscopique) de l'état macroscopique contenant l'état microscopique exact ainsi calculé.

On connait déjà les raisons de l'échec du démon de Laplace. L'indéterminisme quantique a (vraisembablement ? Y a-t-il un doute ?) la même origine.

Il n'y a pas, me semble-t-il, d'autre choix interprétatif pour assurer la compatibilité avec le caractère déterministe des évolutions quantiques et le caractère indéterministe (en première approche) des mesures quantiques. Simplement, pour arriver à ce résultat (prédire le résultat d'une mesure de spin vertical d'un photon polarisé circulairement) il faudrait des expériences très fines, avec des systèmes bien adaptés à l'objectif visé (et des performances qui ne sont pas encore et ne seront peut-être jamais à notre portée). En particulier, il faudrait limiter et contrôler au mieux (voire diriger) la fuite d'information dans l'environnement (par intrication de l'appareil de mesure avec l'environnement) à l'origine de l'indéterminisme quantique (et nécessaire pour aboutir à un résultat de mesure enregistré).

Il est à noter que certaines expériences de pensée envisagées il y a 85 ans sont devenues des réalités observables en laboratoire. La possibilité dont on discute là est donc spéculative, mais on ne peut pas facilement prédire qu'elle le restera toujours. En tout cas, le phénomène de décohérence a été prédit par Hans Dieter Zeh il y a plus de 40 ans maintenant, bien avant d'avoir été observé (il s'agissait de prédictions aptes, au plan du principe, à devenir réfutables et elles le sont effectivement devenues avec les progrès des technologies d'observation).

(1) Il a perdu son caractère EPR corrélé et vit sa vit tout seul en tant que photon individuel dès que la mesure a été faite sur son jumeau. On peut donc parler de ce deuxième photon en tant qu'entité individuelle "dès" qu'on a mesuré la polarisation du premier bien qu'on ne sache pas, à ce jour, dire quand se produit ce "dès" à l'endroit où se trouve ce deuxième photon.

(2) l'indéterminisme quantique est de nature thermodynamique statistique. Il découle de notre information incomplète sur l'état de l'ensemble système observé + appareil de mesure + environnement interagissant avec cet appareil. Par exemple, on ne connait (au mieux) que l'état macroscopique de l'appareil de mesure et, en général, même l'état macroscopique de l'environnement interagissant avec l'appareil de mesure n'est que très incomplètement connu.

[invite6754323456711]

Le non réalisme, c'est à dire l'acceptation du caractère intersubjectif (et non objectif) des lois de la physique et de notre information sur les systèmes avec lesquels nous interagissons, se cache dans les notions d'entropie, d'irréversibilité et d'écoulement du temps (notamment) caractéristiques d'une classe d'observateurs acquérant les mêmes informations quand ils observent les mêmes choses (ce ne serait pas le cas s'ils avaient une grille de lecture différente de notre univers, c'est à dire une partition différente des ensembles d'états microscopiques en classes d'équivalence d'états macroscopiques).

N'est-ce pas vouloir objectivité l’inter-subjectivité avec des notions construites de manière inter-subjective ? Circulaire non ?

Patrick

[Les Terres Bleues]

Petite contradiction dans le propos.

Je partage entièrement cette remarque sur la façon dont j'ai utilisé le terme d'état, et je conviens sans problème que c'est dans ce sens-là (explicitement "état avant la mesure") qu'il permet d'exprimer les prédictions de résultats futurs.
J'essayais de dire qu'il me sembait dommageable de persister à considérer le "réalisme" d'un tel état.

Ne pas être conscient des choix métaphysiques qui sont faits.

Oui, tout à fait. Je crois que c'est ça.

Par exemple, quand j'ai mesuré la polarisation circulaire d'un photon d'une paire de photons de polarisations EPR corrélées, et que j'ai trouvé qu'il était dans un état de polarisation circulaire droite, si je ne réalise aucune mesure sur l'autre photon, je sais quand même qu'il est dans un état de polarisation circulaire gauche. Je le sais avant toute mesure de polarisation circulaire sur ce deuxième photon. Si je décide d'en faire une, cette mesure de polarisation circulaire ne fait que confirmer l'état de polarisation qu'il a déjà avant cette mesure (1).

Je ne reprends qu'un point parce que je n'ai vraiment pas le niveau pour aborder les autres questions soulevées, et encore concernant celui-ci, il ne s'agit malheureusement pas d'une réponse.
Qui est-ce qui fait le choix avant l'interaction de dire premier et deuxième photon pour parler d'un seul système qui ne sera physiquement scindé en deux qu'après l'interaction ?

[Amanuensis]

Par exemple, quand j'ai mesuré la polarisation circulaire d'un photon d'une paire de photons de polarisations EPR corrélées, et que j'ai trouvé qu'il était dans un état de polarisation circulaire droite, si je ne réalise aucune mesure sur l'autre photon, je sais quand même qu'il est dans un état de polarisation circulaire gauche. Je le sais avant toute mesure de polarisation circulaire sur ce deuxième photon. Si je décide d'en faire une, cette mesure de polarisation circulaire ne fait que confirmer l'état de polarisation qu'il a déjà avant cette mesure (1).

Si les "je" en rouge correspondaient à la même personne que les "je" en bleu, cela ne correspond pas à la description usuelle de l'expérience.

(1) Il a perdu son caractère EPR corrélé et vit sa vit tout seul en tant que photon individuel dès que la mesure a été faite sur son jumeau. On peut donc parler de ce deuxième photon en tant qu'entité individuelle "dès" qu'on a mesuré la polarisation du premier bien qu'on ne sache pas, à ce jour, dire quand se produit ce "dès" à l'endroit où se trouve ce deuxième photon.

Si par "état" on parle de la connaissance d'un observateur, le "changement d'état" n'est effectif que pour A (le je en rouge), et a lieu au moment de la lecture de la mesure faite par A.

Ce n'est que si on considère que l'état est unique et commun pour les deux observateurs, aussi bien le je en rouge que le je en bleu, (ce qui serait une conséquence du réalisme scientifique appliqué à l'état) que les difficultés commencent.

En distinguant mal les "je" dans la première citation, et en parlant de l'état avec un article défini, sans le relativiser, la description proposée est biaisée, et n'aide pas à circonscrire le problème.

En partant d'une description relative (un "état" par observateur) on peut se poser la question de l'unicité. Mais en partant d'une description dont la tournure correspond à l'unicité il devient difficile de revenir à une notion d'état relatif.

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Une question technique simple : quel est l'état d'un photon EPR pris seul avant toute mesure ? Me trompe-je si j'écris que c'est l'état mixte tel que la probabilité d'un résultat quelconque (+ ou -) de polarisation quelconque (circulaire, linéaire d'axe quelconque, etc.) est exactement de 1/2 ?

[invite6754323456711]

En partant d'une description relative (un "état" par observateur) on peut se poser la question de l'unicité.

L'unicité elle apparaît dans la forme de la relation/relativité, ce qui nous permet l'inter-subjectivité en mon sens.

Patrick

[invite6754323456711]

J'essayais de dire qu'il me sembait dommageable de persister à considérer le "réalisme" d'un tel état.

Cela ne conduit-il pas au paradoxe de Kochen-Specker (Free will Theorem) ?

Patrick

[Les Terres Bleues]

Cela ne conduit-il pas au paradoxe de Kochen-Specker (Free will Theorem) ?

Je ne crois pas.

J'ai même l'impression que cette attitude (celle de ne pas considérer le réalisme d'un état avant la mesure, mais de le comprendre comme étant juste une construction de l'observateur) permet de sortir de tout paradoxe concernant le prétendu libre-arbitre d'une particule.
Si l'on admet que l'observateur délimite arbitrairement un système à l'intérieur du "bain thermique" que constitue alors son environnement (à partir du moment où la délimitation est faite, elle délimite aussi un "reste de l'univers"), il apparaît totalement cohérent avec cette opération que la mesure lui confirme ensuite que c'est bien lui qui a effectué ce choix de délimitation.
Du coup, parler de libre-arbitre de la particule n'a aucun sens "en soi". Il s'agit très exactement du constat expérimental du libre-arbitre de l'observateur-expérimentateur.

C'est ce qui me semble avoir lieu. Cordiales salutations.

[invite6754323456711]

Je ne crois pas.

Il a au moins le mérite d'exprimer formellement une problématique :

L'existence du résultat avant qu'on en prenne connaissance par la mesure implique donc, en particulier (en prenant en compte uniquement les 33 directions), qu'il est possible d'attribuer des 0 et des 1 aux 33 directions de façon que trois axes orthogonaux donnent toujours 1-1-0, 1-0-1, ou 0-1-1. (Si le spin est déterminé avant la mesure, la mécanique quantique nous dit plus, elle dit que cette histoire de 1-1-0, 0-1-1, 1-0-1 est aussi satisfait pour tout triplet orthogonal sans qu’il faille se limiter aux 33 axes.) Il existerait donc une façon de mettre des 0 et des 1 aux 33 directions avec la propriété 1-1-0, 0-1-1, 1-0-1. Mais cela contredit le théorème de Kochen-Specker.

Patrick

[invite6754323456711]

à l'intérieur du "bain thermique"

C'est l'analogue de la "substance" physique déclarée préexistante qu'est le vide quantique ?


Patrick

[Les Terres Bleues]

Il a au moins le mérite d'exprimer formellement une problématique :

Tout à fait d'accord avec toi, là-dessus.

La question sur laquelle je me sens à chaque fois comme en porte-à-faux, c'est la combinaison de déductions issues de constats imposés par la Mécanique quantique et les modélisations physiques auxquelles on se réfère pour les analyser, et qui obligatoirement sont appuyées sur les schémas théoriques qui précèdent ces nouveautés.

Note toutefois que la conclusion que j'ai proposée : "Il s'agit très exactement du constat expérimental du libre-arbitre de l'observateur-expérimentateur." est cent pour cent compatible avec la présentation que fait Jean-Paul Delahaye dans son article, bien que mon "approche" ne soit pas, bien entendu, aussi rigoureuse et argumentée que la sienne.

C'est l'analogue de la "substance" physique déclarée préexistante qu'est le vide quantique ?

Je ne sais pas. J'ai repris ce terme parce qu'il est régulièrement utilisé par Chaverondier, et qu'il me semblait bien correspondre à l'idée que je souhaitais mettre en avant d'un environnement ou d'un "reste de l'univers" défini par rapport à un système initialement délimité par l'observateur.
Maintenant, est-ce que le vide quantique pourrait de son côté être considéré comme l'espace-temps d'Aristote que certains réclament ?
Je n'en sais pas davantage.

Cordiales salutations.

[invite6754323456711]

issues de constats imposés par la Mécanique quantique

Le formalisme quantique représente l'état de deux systèmes quantique indépendants A et B par deux espace de Hilbert indépendant H_A et H_B

|Ψ_A> ∈ H_A
|Ψ_B> ∈ H_B

Lorsque l'on rapproche ces deux systèmes pour traduire leur interaction, l'espace d'état commun (Espace de Hilbert composite) correspond au produit tensoriel H_AB = H_A ⊗ H_B de dimension N_AN_B (différent de N_A + N_B). Ce qui induit mathématiquement qu'un tenseur général (un état) |Ψ_AB> ∈ H_AB n'est pas forcément le produit tensoriel de |Ψ_A> ∈ H_A avec |Ψ_B> ∈ H_B ce qui traduit la superposition d'état (Such states are said to be entangled).

When the joint state of two subsystems is entangled, there is no way to assign a definite pure quantum state to either subsystem alone - the entangled states of both subsystems are inseparable. Instead, they are superposed with one another. This interconnection leads to correlations between observable physical properties (e.g. spin or charge) of remote systems, where the spatial separation between the two individual objects that represent those two subsystems (e.g. two particles) is being irrelevant.

La difficulté est, en mon sens, dans la compréhension amont à ce choix de formalisation.

Patrick

[chaverondier]

Qui est-ce qui fait le choix avant l'interaction de dire premier et deuxième photon pour parler d'un seul système qui ne sera physiquement scindé en deux qu'après l'interaction ?

On peut appeler premier photon celui qui se trouve à un endroit et photon deux celui qui se trouve à l'autre. Ils sont dans un état superposé de polarisation, mais pas dans un état superposé de position, chaque photon a la sienne.

[Les Terres Bleues]

On peut appeler premier photon celui qui se trouve à un endroit et photon deux celui qui se trouve à l'autre. Ils sont dans un état superposé de polarisation, mais pas dans un état superposé de position, chaque photon a la sienne.

Oui, je saisis bien cette possibilité de différenciation entre les deux photons constituants la paire intriquée, mais il me semble que la position ne peut pas être considérée comme une "propriété" de l'un ou de l'autre puisqu'elle est nécessairement relative à l'observateur.

D'ailleurs, Patrick vient de le rappeler (en quelque sorte par anticipation) :

"This interconnection leads to correlations between observable physical properties (e.g. spin or charge) of remote systems, where the spatial separation between the two individual objects that represent those two subsystems (e.g. two particles) is being irrelevant."

D'après ce que je comprends, avant toute mesure, il n'est pas pertinent de parler de séparation spatiale entre les deux sous-systèmes, et après c'est trop tard dans le sens ou les "siamois" sont bien séparés, d'accord, mais comme le système n'existe plus en tant que tel…
Est-ce que le concept d'espace-temps d'Aristote peut permettre d'éclairer ce point sous un jour différent ?

[chaverondier]

Si les "je" en rouge correspondent à la même personne que les "je" en bleu, cela ne correspond pas à la description usuelle de l'expérience.

Le résultat d'observation de la polarisation circulaire sur le deuxième photon ne dépend que de l'état de polarisation circulaire acquis par ce deuxième photon suite à la mesure de polarisation circulaire réalisée sur le premier photon, et non de qui réalise l'observation.

Ca peut être un deuxième observateur (description usuelle) ou au contraire le même observateur, ou même une machine, ça ne met pas en cause le résultat (résultat qui, bien sûr, ne dépend pas de qui l'observe puisque le résultat d'observation ne dépend que de l'état de polarisation circulaire engendré par la première mesure).

Simplement, quand la deuxième mesure est séparée de la première par un intervalle de type temps (et bien que le résultat final soit le même quand les deux mesures de polarisation circulaire sont séparées par un intervalle de type espace) on sait dire quelle mesure a provoqué le changement d'état de polarisation et quelle mesure a simplement permis de constater l'effet engendré par l'autre.

Si par "état" on parle de la connaissance d'un observateur...

Pas forcément.
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• D'une part, l'état d'un système est défini (mais pas forcément connu) seulement dans les cas particuliers (idéalisés) où le système n'est pas intriqué avec un autre système. Dans le cas où le système est intriqué (avec un autre système) on ne peut lui associer qu'un opérateur densité réduit. Par exemple, dans le cas de deux électrons de spin EPR corrélés, l'opérateur densité d'un seul des deux électrons correspond à une ignorance maximale donnant 1/2 et 1/2 dans toutes les bases orthonormées de l'espace des états de spin de cet électron et, dans ce cas, un électron n'a pas vraiment d'état de spin avant qu'on n'en réalise la mesure.
  .
• D'autre part, l'observation d'une grandeur physique ne signifie pas l'acquisition d'une information par un observateur, mais un enregistrement (opération irréversible) de cette information dans un bain thermique appartenant ou interagissant avec un appareil de mesure (capable ensuite de restituer cette même information à n'importe quel observateur macroscopique sans la détruire). La mesure est effectuée quand elle a donné lieu à un phénomène irréversible, pas avant. Le rôle de l'observateur n'est pas celui d'un observateur, mais celui d'une famille d'observateurs partitionnant, de la même façon, les états microphysiques en classes d'équivalences d'états macroscopiques. Ils construisent, de ce fait, des appareils de mesure leur donnant les mêmes informations quand ils observent les mêmes systèmes.

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En distinguant mal les "je" dans la première citation...

Je ne les ai pas mal distingués, je ne les ai pas distingués du tout. J'avais besoin de présenter cette situation expérimentale la pour mieux illustrer mon propos.

En parlant de l'état avec un article défini, sans le relativiser, la description proposée est biaisée, et n'aide pas à circonscrire le problème.

Comment relativiser l'état de polarisation circulaire (gauche par exemple) que tous les observateurs peuvent confirmer ? Ce n'est pas à ce niveau qu'il faut relativiser la notion d'état.

Le caractère relatif de la notion d'état existe cependant effectivement et repose sur les fait suivants :

1/ la notion d'état est relative (en fait) à une classe d'observateurs armés de la même "grille de lecture de l'univers" (la même définition des grandeurs d'état et de l'entropie quand ils observent les mêmes systèmes).

2/ quand un système (non intriqué avec le reste de l'univers, situation idéalisée) est formé de deux parties intriquées, on ne peut pas parler de l'état d'une de ces deux parties (cette restriction pèse, en fait, très lourd puisqu'en pratique les systèmes sont systématiquement intriqués avec leur environnement). On peut seulement associer à chaque partie un état mixte donnant la probabilité d'observer le système dans tel ou tel état.

3/ A ce jour, et à titre d'exemple, il est admis (et inclus dans la formalisme de la mesure quantique) l'impossibilité d'acquérir une information sur l'état de spin que possédait un électron unique avant la mesure de son spin. Si un électron unique a été mis dans un état de spin vertical par Michel, Jean michel n'a aucun moyen de savoir dans quel état de spin Michel a mis cet électron unique. L'électron a bien (dans notre cas) un état de spin initial, mais Jean Michel ne le connait pas et n'a pas moyen de le connaître (il n'en serait pas de même si Michel avait préparé un nombre suffisant d'électrons tous dans un même état de spin et avait informé JM qu'ils sont tous dans un même état de spin).

Une question technique simple : quel est l'état d'un photon EPR pris seul avant toute mesure ? Me trompe-je si j'écris que c'est l'état mixte tel que la probabilité d'un résultat quelconque (+ ou -) de polarisation quelconque (circulaire, linéaire d'axe quelconque, etc.) est exactement de 1/2 ?

D'accord (je préfèrerais dire qu'il n'a pas d'état défini, mais c'est simplement une préférence de vocabulaire, pas un écart sur les conséquences observables).

Le bain thermique est l'analogue de la "substance" physique déclarée préexistante qu'est le vide quantique ?

Les bains thermiques sont des milieux en équilibre thermique (il y en a des tas). C'est dans des bains thermiques que sont enregistrés les résultats d'observation de nos appareils de mesure macroscopiques. Ils conservent l'information jugée pertinente par une classe d'observateurs en la protégeant des agressions de l'environnement et en permettant plusieurs lectures successives de cette même information, par plusieurs observateurs au besoin, sans modification (au sacrifice d'une quantité considérable d'information considérée comme du bruit par tout membre de cette classe d'observateurs). Ces bains thermiques sont pour une bonne part à l'origine de notre perception classique (et partagée) de l'univers qui nous entoure et de notre perception d'un écoulement irréversible du temps.

est-ce que le vide quantique pourrait de son côté être considéré comme l'espace-temps d'Aristote

L'espace-temps d'Aristote est juste une construction géométrique moins contrainte (donc moins prédictive) que l'espace-temps de Minkowski.

Par sa géométrie (le groupe d'Aristote) l'espace-temps d'Aristote exprime seulement la conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement et du moment cinétique. Par sa géométrie (le groupe de Poincaré) l'espace-temps de Minkowski exprime une exigence supplémentaire : le principe de relativité du mouvement. L'espace-temps d'Aristote est donc compatible avec une interprétation de l'expérience d'Alain Aspect comme une action instantanée à distance et la violation des inégalités de Bell comme une violation de la causalité relativiste (au seul niveau interprétatif à ce jour).

La notion de "substance" n'est pas nécessaire à cette construction. L'espace-temps d'Aristote (et la formulation des invariances relativistes dans ce cadre) c'est simplement une façon "à la mode" de présenter mathématiquement la relativité de Lorentz (en particulier, cela évite le recours à l'hypothèse d'un éther). Elle offre un cadre mathématique compatible avec la possibilité d'observer un éventuel référentiel privilégié.

[invite6754323456711]

Le résultat d'observation de la polarisation circulaire sur le deuxième photon ne dépend que de l'état de polarisation circulaire acquis par ce deuxième photon suite à la mesure de polarisation circulaire réalisée sur le premier photon, et non de qui réalise l'observation.

Il n'y a pas besoin de mesurer le second photon pour tirer les mêmes conclusions, une seconde mesure du premier photon donnera la même polarisation que la première mesure.

Si la propriété est uniquement liée de manière intrinsèque au photon et indépendante de toute interaction, pourquoi lors de la première mesure, en utilisant le postula déterministe d'évolution d'un système quantique, ne peut on prédire avec certitude la valeur du résultat de la mesure (polarisation circulaire droite / gauche) ?

Patrick

[chaverondier]

Il n'y a pas besoin de mesurer le second photon pour tirer les mêmes conclusions, une seconde mesure du premier photon donnera la même polarisation que la première mesure.

Tout à fait. Il n'y a d'ailleurs pas besoin de faire une deuxième mesure du tout. On sait le résultat de mesure de polarisation circulaire qui sera obtenu puisque, grâce à la première mesure, on connaît l'état de polarisation circulaire des deux photons. A noter (cependant) que quelqu'un ne connaissant pas le résultat de la première mesure de polarisation circulaire obtiendra quand même le même résultat de polarisation circulaire (puisque ce résultat de mesure ne dépend que de l'état de polarisation du photon, induit par la première mesure, et non de la l'information qu'on a pu tirer de cette mesure).

Si la propriété est uniquement liée de manière intrinsèque au photon et indépendante de toute interaction, pourquoi lors de la première mesure, en utilisant le postulat déterministe d'évolution d'un système quantique, ne peut on prédire avec certitude la valeur du résultat de la mesure (polarisation circulaire droite / gauche) ?

Ce n'est pas le cas. Plaçons nous (pour simplifier) dans le cas d'une mesure de polarisation verticale d'un photon initialement dans un état de polarisation circulaire droite par exemple. Une telle évolution est déterministe du point de vue des évolutions quantiques normales, mais indéterministe du point de vue de la mesure quantique (une évolution quantique en apparence anormale donc). La propriété de polarisation verticale obtenue à l'issue de la mesure n'est pas uniquement liée de manière intrinsèque à l'état de polarisation criculaire droite du photon. Elle dépend, certes,

• de l'état de polarisation circulaire droite du photon, mais aussi
• de l'état quantique du polariseur
• de l'état quantique de l'environnement interagisant avec le polariseur
• de l'interaction du photon avec le polariseur
• de l'interaction du polariseur avec son environnement.

Pour connaître le résultat final de la mesure de polarisation, il faudrait donc :

• connaître (parfaitement) l'état quantique du polariseur,
• connaître (parfaitement) l'état quantique du bain thermique avec lequel le polariseur va interagir,
• modéliser (parfaitement) l'hamiltonien régissant la dynamique de cet ensemble
• disposer (pour calculer l'évolution déterministe de l'état quantique de cet ensemble) d'une puissance de calcul qui n'existera probablement (peut-être) jamais,
• disposer d'un modèle très très détaillé calculant les grandeurs observables (à l'échelle macroscopique) caractérisant l'état macroscopique contenant l'état microscopique exact ainsi calculé.

On connait déjà les raisons de l'échec du démon de Laplace. L'indéterminisme quantique a (vraisembablement ? Y a-t-il un doute ?) la même origine.

Il n'y a pas, me semble-t-il, d'autre choix interprétatif pour assurer la compatibilité entre caractère déterministe des évolutions quantiques et caractère (en apparence) indéterministe des résultats de mesures quantiques. Simplement, pour arriver à ce résultat (prédire le résultat d'une mesure de polarisation verticale d'un photon polarisé circulairement à droite) il faudrait des expériences très fines, avec des systèmes bien adaptés à l'objectif visé (et des performances qui ne sont pas encore et ne seront peut-être jamais à notre portée).

En particulier, il faudrait limiter et contrôler au mieux (voire diriger) la fuite d'information dans l'environnement (par intrication du polariseur avec l'environnement) à l'origine de l'indéterminisme quantique (et nécessaire pour aboutir à un résultat de mesure de polarisation verticale qui sera enregistré).

Il est à noter que certaines expériences de pensée envisagées il y a 85 ans sont devenues des réalités observables en laboratoire. La possibilité dont on discute là est donc spéculative, mais on ne peut pas facilement prédire qu'elle le restera toujours.

[invite6754323456711]

Pour connaître le résultat final de la mesure de polarisation, il faudrait donc :

• connaître (parfaitement) l'état quantique du polariseur,
• connaître (parfaitement) l'état quantique du bain thermique avec lequel le polariseur va interagir,
• modéliser (parfaitement) l'hamiltonien régissant la dynamique de cet ensemble
• disposer (pour calculer l'évolution déterministe de l'état quantique de cet ensemble) d'une puissance de calcul qui n'existera probablement (peut-être) jamais,
• disposer d'un modèle très très détaillé calculant les grandeurs observables (à l'échelle macroscopique) caractérisant l'état macroscopique contenant l'état microscopique exact ainsi calculé.

Il n'y a pas, me semble-t-il, d'autre choix interprétatif pour assurer la compatibilité entre caractère déterministe des évolutions quantiques et caractère (en apparence) indéterministe des résultats de mesures quantiques. Simplement, pour arriver à ce résultat (prédire le résultat d'une mesure de polarisation verticale d'un photon polarisé circulairement à droite) il faudrait des expériences très fines, avec des systèmes bien adaptés à l'objectif visé (et des performances qui ne sont pas encore et ne seront peut-être jamais à notre portée).

Cela ressemble à la démarche d'identifier des paramètres cachés déterministes et locaux de Bell basé sur des statistiques qui étaient observables. La conclusion n'a pas été la possibilité d’une théorie déterministe et locale des microphénomènes.

Patrick

[invite8915d466]

Le résultat d'observation de la polarisation circulaire sur le deuxième photon ne dépend que de l'état de polarisation circulaire acquis par ce deuxième photon suite à la mesure de polarisation circulaire réalisée sur le premier photon, et non de qui réalise l'observation.

mais quand les deux mesures ont eu lieu à une assez grande distance pour que l'intervalle soit de genre espace, l'ordre temporel relatif dépend du référentiel. Pour certains observateurs le premier photon a été mesuré avant le second, pour d'autres c'est l'inverse. A quel "moment" le deuxième photon a-t-il "acquis" alors sa polarisation circulaire , si pour certains observateurs le premier n'avait pas encore été mesuré à ce moment ? l'avait-il juste avant la mesure, oui, ou non ?