Non localité quantique et gravitation

[invite34567123333]

Bonjour à tous,

J'aimerais vous soumettre un problème de compréhension (ou de modélisation) sur lequel je bute, à la lumière des théories dont nous disposons aujourd'hui.

Considérons un ensemble de particules isolées (intriquées ou pas).
Dans mon exemple, la position individuelle de chacune des particules est totalement indéterminée conformément au principe d'incertitude de Heisenberg.
C'est la mesure (quelle qu'elle soit) qui va déterminer (fixer définitivement) la position d'une particule à un moment précis.

Considérons ce même ensemble de particules isolées.
Cet ensemble de particules exerce sur son environnement une influence gravitationnelle, dont l'intensité est directement proportionnelle à la somme des parties. (nous le savons et nous savons le confirmer expérimentalement)

Imaginons maintenant que nous disposions d'un appareil de mesure permettant de "localiser" une particule par son influence gravitationnelle, (aucune théorie ne s'y oppose même si notre technologie en est à des lustres...).

Les fondements mêmes de la Théorie quantique sont très clairs :

- avant cette mesure, aucune position n'est clairement définie
- après cette "interaction" (ici gravitationnelle), on "détermine" cette position (on ne sait pas le faire aujourd'hui, mais on peut le supposer en toute légitimité)

Or toutes ces particules exercent bel et bien avant cette "mesure inhabituelle" une influence sur leur environnement.
Nous pouvons même aller jusqu'à penser que ces particules, ne sont finalement jamais isolées, car constamment en interaction avec leur environnement, et par là même "localisées" d'emblée (au sens de la MQ, même si nous pouvons ignorer une position "déterminée", ce qui n'est pas la même chose).

Donc, soit mon raisonnement est faux (je ne sais pas où est la faille, et c'est aussi le but du sujet), soit quelque chose cloche, soit au niveau quantique, soit au niveau de la gravitation.

Le plus grave est que cette réflexion m'a amené à revoir certains aspects de la gravitation sous des angles encore plus déroutants, mais ça je le grade pour plus tard

Si des experts peuvent éclairer ma lanterne, merci d'avance.

Olivier
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[invite6754323456711]

Considérons un ensemble de particules isolées (intriquées ou pas).

Dés que l'on interagi avec, peut-on encore parler de "particule" "isolé" ? Si on ne peut créer une différentiation qui laisse des traces enregistrables interprétable dans le cadre d'une théorie que pourrait t-on, dire de factuel concernant une "particule" "isolé" ?


Patrick

[invite34567123333]

Dés que l'on interagi avec, peut-on encore parler de "particule" "isolé" ?


Patrick

Justement, c'est tout le problème, l'interaction gravitationnelle étant omniprésente, peut-on parler de particules isolées, et peut-on parler de particules non localisées, puisque toutes baignent dans un champ de gravitation, aussi faible soit-il ?
Pourtant, la non-localité est irréfutable dans le principe.
Est-ce à dire que toute particule non localisée n'exerce aucune influence gravitationnelle, et ne participe donc pas à l'influence totale ? (cas extrême du trou noir, mais nul besoin d'aller jusque là)

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Je vais prendre un autre exemple que le votre en ignorant l'interaction gravitationnelle (car non encore décrite par la mécanique quantique) et considérer le cas de particules interagissant par l'interaction électromagnétique (qui est aussi de portée illimitée, comme la gravité).

Je précise que je me place dans le cadre de la mécanique quantique (d'habitude je le suppose implicitement, mais je précise ici pour ù100fil).

Voici une tentative d'explication "avec les mains" (sans formules mathématiques, ni faire appel aux notions de fonctions potentielles et de densités de probabilités).
Toute critique pour tenter de l'améliorer (ou dire en quoi elle n'est pas correcte) est la bienvenue.

Considérons donc le système électron + proton de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental. Il est clair que l'électron interagit avec le proton (et inversement) via l'interaction électromagnétique.
Si je comprend bien ce que vous me dites, alors l'électron (et le proton) devraient être bien localisés spatialement, puisqu'en interaction. Ce n'est pas tout à fait le cas: l'électron (et le proton) restent partiellement délocalisés. Dans son état fondamental, l'électron est localisé dans une sphère de l'ordre du rayon du Bohr autour du proton; pas en un point donné de l'espace.

De même, si nous effectuons une mesure sur une particule chargée (au moyen d'un laser par exemple), nous ne pourrons le localiser que dans un certain volume non-nul, qui dépend de la longueur d'onde du laser utilisé. Plus cette longueur d'onde sera petite, plus la mesure de la position à un temps donné sera précise. Pour pouvoir localiser très précisément une particule (chargée) il faut donc des photons associés à de très courtes longueurs d'ondes (et donc de hautes énergies). La plupart du temps, les particules ne sont pas soumises à de hautes énergies (sauf cas particuliers), leurs localisations ne sont donc que partielles; comme l'électron dans l'atome d'hydrogène.

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Bonsoir,

L'explication est simple : la gravité n'a pas d’effet a l'échelle quantique, la gravité n'est pas incluse dans le modèle standard de la physique des particules.

[invite34567123333]

Considérons donc le système électron + proton de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental. Il est clair que l'électron interagit avec le proton (et inversement) via l'interaction électromagnétique.
Si je comprend bien ce que vous me dites, alors l'électron (et le proton) devraient être bien localisés spatialement, puisqu'en interaction.

Je comprends bien, mais la différence ici, est que le proton est une particule au même titre que l'électron, et qu'il appartient de ce fait au monde microscopique, régit par les lois quantiques.
On ne peut accorder au proton le statut d'appareil de mesure, ou d'environnement macroscopique, auxquels ne sont plus applicables les principes de la mécanique quantique.

De même, si nous effectuons une mesure sur une particule chargée (au moyen d'un laser par exemple), nous ne pourrons le localiser que dans un certain volume non-nul, qui dépend de la longueur d'onde du laser utilisé. Plus cette longueur d'onde sera petite, plus la mesure de la position à un temps donné sera précise. Pour pouvoir localiser très précisément une particule (chargée) il faut donc des photons associés à de très courtes longueurs d'ondes (et donc de hautes énergies). La plupart du temps, les particules ne sont pas soumises à de hautes énergies (sauf cas particuliers), leurs localisations ne sont donc que partielles; comme l'électron dans l'atome d'hydrogène.

Oui c'est vrai, même avec les "grands moyens", la localisation ne sera que partielle mais il y aura bien réduction du paquet d'onde.
Il est vrai que si l'on parle d'interactions gravitationnelles, et, si on se réfère à la mécanique quantique, du graviton qui est associé à ces interactions, j'ignore si l'on peut associer au graviton (et si cela est utile) une longueur d'onde dans le cadre de l'interaction gravitationnelle de la même façon que nous le faisons couramment avec le photon dans le cadre des interactions électromagnétiques.

[invite34567123333]

Bonsoir,

L'explication est simple : la gravité n'a pas d’effet a l'échelle quantique, la gravité n'est pas incluse dans le modèle standard de la physique des particules.

D'accord mais peut-on la nier pour autant qu'elle n'est pas encore décrite convenablement dans le modèle standard ?
De plus, les physiciens théoriciens ont tout de même bien conçus des modèles avec le graviton non ?

[invite34567123333]

Bon, oublions un moment l'échelle quantique qui pose problème au niveau de la gravitation, et revenons dans le monde macroscopique qui nous est plus familier.
On a quand même un sérieux problème pour décrire gravitation :

Je crois que c'est le 8 septembre 2002, lors du passage de Jupiter entre la Terre et le Quasar J0842+1835, que l'on a vérifié pour la première fois la vitesse limite de la gravité postulée par Einstein, et censée se propager comme une onde.

Or, le principe d'équivalence nous enseigne que rien ne nous permet de faire la moindre distinction, dans la description des évènements entre d'une part l'influence gravitationnelle d'un astre sur l'objet étudié, et d'autre part le comportement de cet objet étudié dans l'ascenseur d'Einstein mais :

- D'un côté, on a une onde qui se déplace pour affecter l'objet en un temps fini, onde qu'on devrait pouvoir mettre en évidence grâce à nos détecteurs.
- De l'autre, on a aucune onde, juste un mouvement relatif d'accélération entre l'ascenseur et l'objet étudié.

Donc, si on veut être rigoureux, on devrait avoir des O.G. dans les deux cas, ou nulle-part, sinon il va falloir jeter ce principe d'équivalence à la poubelle, et on n'est pas prêts de le faire je crois.
Je crois que ce serait intéressant de fouiller dans cette direction, la gravité nous réserve forcément quelques surprises à mon avis, en tout cas y plein de trucs qui collent pas avec aujourd'hui, enfin pour moi..
Maintenant je ne sais pas ce que vous en pensez.

[doul11]

D'accord mais peut-on la nier pour autant qu'elle n'est pas encore décrite convenablement dans le modèle standard ?

Ce n'est pas un problème théorique, c'est un problème expérimental : il n'y a pas de données de gravité quantique.

De plus, les physiciens théoriciens ont tout de même bien conçus des modèles avec le graviton non ?

On peut toujours faire des théories, mais pour quelle soit valide c'est autre chose, voir la longue liste : http://en.wikipedia.org/wiki/Categor...of_gravitation


J'ai pas compris le problème avec les ondes gravitationnelles.

la gravité nous réserve forcément quelques surprises à mon avis

C'est bien possible, mais ce n'est que de la spéculation. Je n'ai plus de problème avec la gravité, il y pas si long temps je me posait la même question que toi, en apprenant la physique j'ai laissé tombé les questions qui tire un peut vers le métaphysique pour me limiter a la physique qui fonctionne (les théorie valides) il y a largement de quoi faire et ça me suffit pour mieux comprendre le monde.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Je comprends bien, mais la différence ici, est que le proton est une particule au même titre que l'électron, et qu'il appartient de ce fait au monde microscopique, régit par les lois quantiques.
On ne peut accorder au proton le statut d'appareil de mesure, ou d'environnement macroscopique, auxquels ne sont plus applicables les principes de la mécanique quantique.

Mais si. En mécanique quantique à toute mesure de l'état d'un système est associé un opérateur. L'interaction entre particules est aussi modélisée par ces mêmes opérateurs. Il n'y a donc aucune différence.

En effet, lorsque l'on effectue une mesure sur des particules cela se fait toujours via l'interaction entre particules (comme un photon et un électron); donc via les mêmes opérateurs.

Oui c'est vrai, même avec les "grands moyens", la localisation ne sera que partielle mais il y aura bien réduction du paquet d'onde.

Oui. Cela ne signifie pas pour autant que la particule soit localisée. Par exemple, la fonction d'onde "réduite" d'un électron après mesure peut très bien être une sinusoïde (qui s'étend à travers tout l'espace).

Il est vrai que si l'on parle d'interactions gravitationnelles, et, si on se réfère à la mécanique quantique, du graviton qui est associé à ces interactions, j'ignore si l'on peut associer au graviton (et si cela est utile) une longueur d'onde dans le cadre de l'interaction gravitationnelle de la même façon que nous le faisons couramment avec le photon dans le cadre des interactions électromagnétiques.

Dans le cadre du formalisme de la mécanique quantique, à toute particule (même à l'hypothétique graviton) est associé une "onde". Plus précisément, je devrais dire que toute particule est décrite par une fonction d'onde (appartenant à un certain espace de Hilbert); la fonction d'onde étant un objet qui n'est ni une particule, ni une onde mais quelque chose qui se comporte plus ou moins comme l'une ou l'autre suivant les conditions expérimentales.

Si on ne peut pas le faire, alors c'est que le formalisme de la mécanique quantique est à revoir...

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bon, oublions un moment l'échelle quantique qui pose problème au niveau de la gravitation, et revenons dans le monde macroscopique qui nous est plus familier.
On a quand même un sérieux problème pour décrire gravitation :

Je crois que c'est le 8 septembre 2002, lors du passage de Jupiter entre la Terre et le Quasar J0842+1835, que l'on a vérifié pour la première fois la vitesse limite de la gravité postulée par Einstein, et censée se propager comme une onde.

Or, le principe d'équivalence nous enseigne que rien ne nous permet de faire la moindre distinction, dans la description des évènements entre d'une part l'influence gravitationnelle d'un astre sur l'objet étudié, et d'autre part le comportement de cet objet étudié dans l'ascenseur d'Einstein mais :

- [1] D'un côté, on a une onde qui se déplace pour affecter l'objet en un temps fini, onde qu'on devrait pouvoir mettre en évidence grâce à nos détecteurs.
- [2] De l'autre, on a aucune onde, juste un mouvement relatif d'accélération entre l'ascenseur et l'objet étudié.

Donc, si on veut être rigoureux, on devrait avoir des O.G. dans les deux cas, ou nulle-part, sinon il va falloir jeter ce principe d'équivalence à la poubelle, et on n'est pas prêts de le faire je crois.
Je crois que ce serait intéressant de fouiller dans cette direction, la gravité nous réserve forcément quelques surprises à mon avis, en tout cas y plein de trucs qui collent pas avec aujourd'hui, enfin pour moi..
Maintenant je ne sais pas ce que vous en pensez.

Je vais essayer de vous éclairer en reprenant votre exemple.

Imaginons (je dit bien imaginons) que l'on soit sur Terre et que l'on puisse détecter le passage une onde gravitationnelle au moyen d'une masse M sur une balance.

Dans le cas [1]: le passage de l'onde gravitationnelle devrait se manifester (si je ne me trompe pas) par une oscillation de l'aiguille de la balance autour du poids de la masse M.

Passons au cas [2]: nous sommes dans un ascenseur qui "suit" l'onde gravitationnelle de manière à annuler ses effets. Comme vous le faites remarquer, il y a alors un mouvement d'accélération relatif par rapport à l'objet étudié, mais aussi par rapport au repère de la Terre (implicitement) pris dans la situation [1]. Que se passe-t-il avec l'aiguille de notre balance ? Elle va aussi osciller de la même manière que dans la situation [1] (en fait, il ne devrait pas y avoir de différence). Vous pouvez d'ailleurs faire l'expérience chez vous: prenez une balance (comme celles utilisées en cuisine), mettez-y un poids et secouez-là de haut en bas tout en essayant de lire les mesures de la balance.

Les situations [1] et [2] sont donc indiscernables du point de vue physique. L'existence (et l'amplitude) d'ondes gravitationnelles est relative à l'observateur. Cependant, les effets physiques sont les mêmes. De mon point de vue, c'est l'essence même du principe de relativité qui s'exprime ici (tout comme il est impossible de savoir pour un astronaute dans une pièce fermée s'il ressent l'effet de la gravité d'une planète ou celle d'une accélération loin de tout corps céleste).

[invite34567123333]

Merci pour ce lien.
Je savais qu'il existait multitude de théories de gravité quantique (non validées bien sûr), mais je ne savais pas la liste aussi longue.

J'ai pas compris le problème avec les ondes gravitationnelles

Je fais une analogie, grâce au principe d'équivalence entre :

1/ un objet soumis à des variations de gravité (la rotation d'une étoile binaire par exemple) et les ondes gravitationnelles que l'astre est censé engendrer pour influencer cet objet (l'investissement dans les détecteurs d'O.G. démontre l'importance de la question de l'existence des O.G.)

2/ un objet soumis à des variations de gravité "artificielle", avec un ascenseur ou une fusée dont l'accélération ne serait pas constante : nul besoin d'une onde quelconque pour dire que l'objet qui "tombe" dans l'ascenseur subit une variation de mouvement accéléré relatif par rapport à l'ascenseur.

Dans le cas n°1, on a besoin de "concevoir" une "onde" pour matérialiser la transmission de l'influence de l'astre vers l'objet.
Dans le cas n°2, on n'en a pas besoin, ce n'est qu'une question de repères.

En fait, on pourrait presque dire qu'une onde gravitationnelle "existe" pour un corps "attaché" à un référentiel non galiléen, et que cette onde "n'existe pas" pour un corps libre, (en chute libre).
Quelque chose existe ou n'existe pas selon le repère que l'on choisit si l'on suit ce raisonnement..
On en arrive à se demander si la gravitation "existe"..

[invite34567123333]

oups, croisement, j'ai raté 2 posts

[invite34567123333]

Mais si. En mécanique quantique à toute mesure de l'état d'un système est associé un opérateur. L'interaction entre particules est aussi modélisée par ces mêmes opérateurs. Il n'y a donc aucune différence.

En effet, lorsque l'on effectue une mesure sur des particules cela se fait toujours via l'interaction entre particules (comme un photon et un électron); donc via les mêmes opérateurs.

Oui. Cela ne signifie pas pour autant que la particule soit localisée. Par exemple, la fonction d'onde "réduite" d'un électron après mesure peut très bien être une sinusoïde (qui s'étend à travers tout l'espace).

Dans le cadre du formalisme de la mécanique quantique, à toute particule (même à l'hypothétique graviton) est associé une "onde". Plus précisément, je devrais dire que toute particule est décrite par une fonction d'onde (appartenant à un certain espace de Hilbert); la fonction d'onde étant un objet qui n'est ni une particule, ni une onde mais quelque chose qui se comporte plus ou moins comme l'une ou l'autre suivant les conditions expérimentales.

D'accord sur ces 3 points.

Je vais essayer de vous éclairer en reprenant votre exemple.

Imaginons (je dit bien imaginons) que l'on soit sur Terre et que l'on puisse détecter le passage une onde gravitationnelle au moyen d'une masse M sur une balance.

Dans le cas [1]: le passage de l'onde gravitationnelle devrait se manifester (si je ne me trompe pas) par une oscillation de l'aiguille de la balance autour du poids de la masse M.

Passons au cas [2]: nous sommes dans un ascenseur qui "suit" l'onde gravitationnelle de manière à annuler ses effets

Oui, mais je ne faisais pas allusion à une onde gravitationnelle "extérieure".
Dans le 1er cas, je prend une onde générée par -la Terre-
Dans le 2ème cas, je prend une onde générée par -l'ascenseur-...question..quelle onde ?? Comment un ascenseur (idéalement de masse nulle) peut-il générer une onde dans l'espace le séparant de l'objet en chute libre pour affecter celui-ci ?

Les situations [1] et [2] sont donc indiscernables du point de vue physique.

Dans l'exemple que vous citez (le passage d'une O.G. extérieure à notre système), je suis d'accord.

L'existence (et l'amplitude) d'ondes gravitationnelles est relative à l'observateur

C'est aussi la conclusion que j'en ai tirée, et je trouve ça assez déroutant !

[doul11]

C'est aussi la conclusion que j'en ai tirée, et je trouve ça assez déroutant !

C'est comme ça pour tout phénomène relativiste : l'énergie, le magnétisme, voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Unruh

Déroutant tu dit ? non relatif c'est relatif !

[Paraboloide_Hyperbolique]

Oui, mais je ne faisais pas allusion à une onde gravitationnelle "extérieure".
Dans le 1er cas, je prend une onde générée par -la Terre-
Dans le 2ème cas, je prend une onde générée par -l'ascenseur-...question..quelle onde ?? Comment un ascenseur (idéalement de masse nulle) peut-il générer une onde dans l'espace le séparant de l'objet en chute libre pour affecter celui-ci ?

Comme vous en avez tiré la conclusion, l'existence de cette onde dépend de l'état de mouvement de l'observateur. Votre ascenseur n'en émet pas. Par contre son mouvement accéléré provoque un effet qui en est indiscernable. Comme je l'ai écrit, c'est analogue à la situation suivante (il me semble que c'est une idée d'Einstein que je paraphrase):

"Il est impossible de savoir pour un astronaute dans une pièce fermée s'il ressent l'effet de la gravité d'une planète ou celle d'une accélération loin de tout corps céleste."

Tout ce que l'on a c'est une mesure du type "j'observe une variation de mon poids". Mais seule, cette observation ne permet pas de savoir si elle est due à la gravité ou à l'accélération.

C'est aussi la conclusion que j'en ai tirée, et je trouve ça assez déroutant !

Je trouve aussi, mais il semble qu'il en soit ainsi. Je connais aussi un équivalent de cette situation avec l'électromagnétisme: les intensités mesurés des champs électriques et magnétiques d'un objet dépend de l'état de mouvement de l'observateur par rapport à cet objet.

[invite34567123333]

Concernant le problème de non-localité qui subsiste dans un champ de gravité, et en tenant compte des arguments de paraboloide_hyperbolique, je voudrais présenter le problème un peu différemment pour mettre en évidence ce qui me tracasse. :

Voilà :

Dans les laboratoires où l'on fait des expériences sur des systèmes quantiques, des particules intriquées par exemple, pour que ces systèmes conservent le plus longtemps possible leurs propriétés quantiques, on opère à des températures très proches du zéro absolu, du moins pour les particules sensibles aux rayonnements électromagnétiques, tels que des électrons, et pire encore avec des atomes.
Pour les photons intriqués, c'est moins gênant puisqu'ils ne sont pas sensibles à l'interaction électromagnétique je crois, donc on peut travailler à température ambiante.
Bref, pour les systèmes sensibles, le moindre rayonnement de corps noir perturbe les systèmes, provoquent une décohérence en détruisant les propriétés quantiques des systèmes étudiés.

De la même façon, on pourrait penser que pour des systèmes quantiques baignant dans un champ gravitationnel (celui de la terre n'est pas négligeable, nous en faisons tous l'expérience quotidienne), ces systèmes devraient être amenés à perdre leurs propriétés quantiques puisque "perturbés" par celui-ci..(dans toutes les probabilités envisageables, ils ont tendance à tomber, sont influençables, déviés de leur "probabilité de présence"), or il n'en n'est rien, comme si la "mesure", l'interaction réciproque avec toute la Terre (macroscopique) n'avait aucun effet sur ces systèmes.
Comme dit doul11, la gravité n'a pas d'effet à l'échelle quantique, mais comment expliquer cette immunité ?

Si demain je décidais de me servir de cette force de gravité pour savoir si ma particule isolée est à l'Est ou à l'Ouest, avec un Super-Virgo 6ème génération, de deux choses l'une :

Soit j'obtiens une information, et dans ce cas, la gravité produit bien des effets à l'échelle quantique.
Soit je n'obtiens rien du tout, et je dois en tirer la conclusion que la force de gravité est FONDAMENTALEMENT SANS INFLUENCE sur les parties, alors que l'ensemble de ces parties (vous, moi, le ballon de foot, ..) subit quotidiennement cette même influence
Là c'est à perdre la boule !

[doul11]

A l'échelle de l'atome la force électromagnétique entre deux particules chargés est de 40 ordres de grandeur (un suivi de 40 zéro) plus importante que la force gravitationnelle, et encore ce n'est que l'extrapolation des théories actuelles bien au delà de leur domaine, imagine la difficulté de mesure sur un tel rapport !

Au sujet de la non localité il me semble qu'il y a un petit point de confusion, ce terme décrit deux phénomènes quantiques bien distinct : l'impossibilité de localiser une particule et la corrélation de mesure sur des particules intriquées. Le premier est du a l’indétermination typiquement quantique, le deuxième est du a fait que l'on a une seule fonction d'onde pour plusieurs particule, cet effet ce manifeste aussi a l'échelle macroscopique ce qui n'est pas le cas du premier.

[invite34567123333]

A l'échelle de l'atome la force électromagnétique entre deux particules chargés est de 40 ordres de grandeur (un suivi de 40 zéro) plus importante que la force gravitationnelle, et encore ce n'est que l'extrapolation des théories actuelles bien au delà de leur domaine, imagine la difficulté de mesure sur un tel rapport !

J'en suis parfaitement conscient, mais la difficulté est de nature technologique, il ne s'agit pas d'une impossibilité fondamentale, du moins dans l'état actuel de nos connaissances.

Au sujet de la non localité il me semble qu'il y a un petit point de confusion, ce terme décrit deux phénomènes quantiques bien distinct : l'impossibilité de localiser une particule et la corrélation de mesure sur des particules intriquées. Le premier est du a l’indétermination typiquement quantique, le deuxième est du a fait que l'on a une seule fonction d'onde pour plusieurs particule, cet effet ce manifeste aussi a l'échelle macroscopique ce qui n'est pas le cas du premier.

oui, autant pour moi, bien vu.
Je remplace le terme inadéquat de "non localité" par "indétermination quantique", mais ça résout pas l'énigme

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

Je pense voir ce qui vous tracasse. Si je formule correctement votre interrogation, vous vous poser la question: "pourquoi n'y a-t-il pas effondrement de la fonction d'onde de toutes les particules alors que celles-ci ne cessent d'interagir entre elles ?".

Une raison à cela est que les énergies mises en jeux entre les particules (particulièrement dans le cas de la gravité) sont en général insuffisantes pour perturber leurs états. Prenons la fameuse expérience de Young où une particule est projetée sur un obstacle plan troué de deux fentes. Sans mesure de la position de la particule (au moyen de photons) avant passage des fentes on observe une figure d'interférence sur l'écran placé derrière l'obstacle. C'est le signe que la particule est "passé par les deux fentes à la fois".

Si l'on mesure la position de la particule préalablement à son passage de l'obstacle on détruit la figure d'interférence (la particule n'est plus passée que par une fente).

Imaginons maintenant que l'on veuille mesurer "par où" passe la particule, mais sans détruire la figure d'interférence. On peut réduire la longueur d'onde des photons employés pour la détection de la particule.
En procédant ainsi, on parviendra bien à obtenir une mesure de position de la particule (moins précise car celle-ci dépend de la longueur d'onde des photons employés) tout en conservant la figure d'interférence.

Quand cette figure d'interférence apparaitra-t-elle à nouveau ? Quand la longueur d'onde des photons employés sera supérieure à l'écart séparant les deux fentes...
On aura donc bien une mesure de position de la particule, mais tellement imprécise qu'on ne saura toujours pas par "quelle fente est passée la particule", tandis que l'on aura bien la figure d'interférence; signe que la particule "est passée par les deux fentes à la fois".

On est donc bien en présence d'un cas où une particule est en interaction avec des photons, mais l'énergie de ceux-ci est suffisamment faible pour ne pas "trop" la perturber (la figure d'interférence est toujours présente).

En ce qui concerne l'interaction gravitationnelle entre particules, les énergies en jeu sont tellement faibles (bien plus que dans le cas de l'expérience ci-dessous) qu'en pratique les particules ne sont (presque) pas du tout perturbée (on ignore complétement l'interaction gravitationnelle dans le modèle standard de la MQ). La seule exception que je vois est le cas des trous noirs où la gravité n'est plus négligeable à l'échelle quantique.

[Nicophil]

Bonjour,

A l'échelle de l'atome la force électromagnétique entre deux particules chargés est de 40 ordres de grandeur (un suivi de 40 zéro) plus importante que la force gravitationnelle, et encore ce n'est que l'extrapolation des théories actuelles bien au delà de leur domaine, imagine la difficulté de mesure sur un tel rapport !

Hein ? La comparaison des deux forces (électrostatique et de gravitation) qui attirent un proton et un électron ne fait pas partie du b.a.-ba ?

[stefjm]

Si, mais il n’empêche que personne n'a vérifié si la gravitation intervenait entre un proton et un électron, en raison de la difficulté de la mesure.

[invite34567123333]

On est donc bien en présence d'un cas où une particule est en interaction avec des photons, mais l'énergie de ceux-ci est suffisamment faible pour ne pas "trop" la perturber (la figure d'interférence est toujours présente).

En ce qui concerne l'interaction gravitationnelle entre particules, les énergies en jeu sont tellement faibles (bien plus que dans le cas de l'expérience ci-dessous) qu'en pratique les particules ne sont (presque) pas du tout perturbée (on ignore complétement l'interaction gravitationnelle dans le modèle standard de la MQ). La seule exception que je vois est le cas des trous noirs où la gravité n'est plus négligeable à l'échelle quantique.

Merci pour vos explications, celle-ci et la précédente !
J'avoue que l'idée que la gravitation ne produise pas d'effet à l'échelle quantique présentée sous la forme précédente me laissait penser à quelque chose de fondamental, que je n'arrivais pas à digérer.
Présenté comme cela, j'ai bien compris que la distinction à faire avec les autres interactions n'est pas du tout d'ordre qualitatif mais uniquement d'ordre quantitatif.

[stefjm]

En ce qui concerne l'interaction gravitationnelle entre particules, les énergies en jeu sont tellement faibles (bien plus que dans le cas de l'expérience ci-dessous) qu'en pratique les particules ne sont (presque) pas du tout perturbée (on ignore complétement l'interaction gravitationnelle dans le modèle standard de la MQ). La seule exception que je vois est le cas des trous noirs où la gravité n'est plus négligeable à l'échelle quantique.

Ca m'a toujours épaté qu'à l'échelle quantique, on puisse négliger sans que cela pose soucis l'interaction avec tout un univers.

[invite34567123333]

Ca m'a toujours épaté qu'à l'échelle quantique, on puisse négliger sans que cela pose soucis l'interaction avec tout un univers.

De ce que j'ai compris, c'est que l'interaction (donc l'éventuelle fuite d'information par voie gravitationnelle qui pourrait servir une éventuelle mesure) est si superficielle, que la levée de l'indétermination est tout aussi superficielle, donc négligeable.
Les propriétés quantiques des systèmes étudiés sont donc sauvegardées à ce niveau.
Présenté de cette façon, ça ne me choque pas.

[invite34567123333]

Par contre, j'ai retenu un point intéressant qu'a très justement souligné paraboloide_hyperbolique concernant l'existence des ondes gravitationnelles liée au repère.
Je commence à être sceptique quant à leur mise en évidence, peu importe la précision des installations telles que Virgo..etc

Si l'on considère un système binaire d'étoiles à neutrons en rotation rapide par exemple, et qu'à une distance fixe du barycentre (imaginez que vous soyez suspendus à une longue barre rigide fixée sur le centre de rotation des 2 étoiles comme un manège à deux nacelles) on fait des mesures, on devrait détecter des ondes gravitationnelles.

Mais sur Terre, la mesure ne devrait rien donner, car on peut considérer la Terre comme étant libre, en chute libre dans les variations de champ gravitationnel périodiques générées par le système binaire.
Or en chute libre, on ne ressent aucun champ de gravitation, donc on ne devrait détecter aucune onde, mon raisonnement est juste ?
Vous me direz que la Terre n'est pas vraiment libre car orbitant autour du soleil, orbitant lui-même dans la voie lactée..etc, mais ce système n'est pas rigide, ce ne sont que des contributions gravitationnelles additionnelles, ce n'est pas comme si on était suspendu à une "hauteur" fixe et rigide d'un système.

Un homme assis sur une chaise mesure un champ de gravité, pas un homme en vol parabolique dans la phase d'apesanteur.
Avec les O.G. de systèmes binaires, la Terre est en quelque sorte en "apesanteur" vis-à-vis du système binaire non ? Donc pas d'O.G.chez Virgo en toute logique

[Paraboloide_Hyperbolique]

Ca m'a toujours épaté qu'à l'échelle quantique, on puisse négliger sans que cela pose soucis l'interaction avec tout un univers.

Dans le travail du physicien c'est habituel: on passe notre temps à négliger le plus de contributions possibles (tant que c'est permis) dans le but de simplifier les équations. Par exemple, je ne m'amuse pas à utiliser le formalisme de la relativité générale pour calculer la chute d'une balle; Newton me suffit.
Pour ce qui est de la mécanique quantique (le modèle standard) on néglige systématiquement la gravité tout simplement parce qu'elle est quelque chose comme 10^40 fois plus faible que toutes les autres interactions.
(si je ne me trompe pas).

Il y a certainement un effet de la gravité sur les fonctions d'ondes des particules, mais c'est tellement faible que cela en est même inaccessible aux mesures actuelles. Je ne connais en fait que deux exceptions où la gravité n'est plus négligeable au niveau quantique: dans un trou noir et juste après le Big Bang. Dans ces cas là en effet, le modèle standard ne convient plus.

[Paraboloide_Hyperbolique]

De ce que j'ai compris, c'est que l'interaction (donc l'éventuelle fuite d'information par voie gravitationnelle qui pourrait servir une éventuelle mesure) est si superficielle, que la levée de l'indétermination est tout aussi superficielle, donc négligeable.
Les propriétés quantiques des systèmes étudiés sont donc sauvegardées à ce niveau.
Présenté de cette façon, ça ne me choque pas.

En effet
Seules exceptions où cela n'est plus négligeable (comme je l'ai écrit précédemment): un trou noir et juste après le Big Bang.

[0577]

Bonjour,

quelques précisions :

1) je ne pense pas que les effets des interactions sur les phénomènes typiquement quantiques soient directement liés à leur intensité.
Le fait que les phénomènes quantiques nous soient invisibles à l'échelle macroscopique résulte du fait qu'un système de taille
macroscopique est en général soumis à de nombreuses interactions, complexes, et essentiellement aléatoires (d'un point de vue
statistique pas fondamental). Ces interactions dues à l'"environnement" créent des déphasages essentiellement aléatoires des fonctions d'onde
qui détruisent par exemple les phénomènes d'interférence. La théorie qui décrit ce passage quantique-classique est la décohérence.
Ce qui est important est le caractère complexe, aléatoire des interactions avec l'environnement et non pas l'intensité de ces interactions.

L'interaction avec le champ gravitationnel ambiant n'a pas ce caractère complexe, aléatoire : c'est tout simplement un terme
d'énergie potentielle global qui produit un déphasage global des fonctions d'ondes (ici je néglige le caractère quantique de la gravitation).
Cela a été vérifié expérimentalement : on peut réaliser l'expérience des fentes d'Young avec des neutrons qui tombent dans le champ
gravitationnel terrestre. On voit encore des franges d'interférence avec un décalage dû au champ de pesanteur.
L'interaction avec la gravitation ne provoque pas de réduction du paquet d'onde.
Cet argument permet de réfuter les théories qui décrivent la gravitation comme un phénomène "entropique" i.e comme une limite statistique
d'interactions compliquées et aléatoires. De telles interactions détruiraient les phénomènes quantiques comme le fait
l'"environnement macroscopique" via la décohérence.

2) Je reviens sur les ondes gravitationnelles. Le principe d'équivalence n'est vrai que localement. En un point donné de l'espace-temps,
il est possible de trouver un référentiel dans lequel la gravitation est annulée (référentiel localement inertiel, techniquement, on peut
diagonaliser la métrique en un point donné ) mais ce n'est en général pas possible dans une région non-triviale de l'espace-temps
(l'obstruction est exactement la courbure de l'espace-temps). Le tenseur métrique a 10 composantes indépendantes (matrices symétriques 4x4)
mais un changement de coordonnées ne dépend que de 4 paramètres. Lorsqu'on fixe 4 composantes de la métrique par un choix de coordonnées,
on a en plus 4 équations de "contraintes" : il y a donc 10-4-4=2 composantes de la métrique qui sont des degrés de liberté "physiques" (les deux polarisations
d'une onde transversale). Bien sûr, la forme de ces 2 composantes dépend du référentiel choisi (de même que pour une onde électromagnétique),
le principe d'équivalence dit qu'en tout point, il existe un référentiel dans lequel ces 2 composantes sont nulles mais il n'existe pas de
référentiel pour lequel ces deux composantes sont nulles en tout point.
Historiquement, il y a eu des confusions sur la réalité des ondes gravitationnelles (d'un point de vue théorique, dans le cadre de la relativité générale) :
certains pensaient que ce n'était qu'un artefact pouvant être éliminé par un changement de coordonnées. Le comptage précédent de degrés de liberté
montre que ce n'est pas le cas.

[doul11]

Il y a certainement un effet de la gravité sur les fonctions d'ondes des particules, mais c'est tellement faible que cela en est même inaccessible aux mesures actuelles. Je ne connais en fait que deux exceptions où la gravité n'est plus négligeable au niveau quantique: dans un trou noir et juste après le Big Bang. Dans ces cas là en effet, le modèle standard ne convient plus.

Il y a, je trouve, beaucoup de spéculation dans ce que tu écris, on dirait que tu présente cela comme des fait avéré, il faut le dire : aujourd'hui rien n'est avéré et je peut tout aussi bien spéculer l'inverse.

Ce qu'il faut dire aussi c'est que toute théorie a ses limites, nos théorie fondamentales actuelles sont très puissantes mais ça n'en fait pas pour autant les théories ultimes. On ne sait même pas si elle sont valables dans des cas extrême comme les trous noir, forcement on les utilisent quand même : on a pas mieux, mais il faut bien préciser le contexte hors limite. En 1900 les scientifiques était loin de s'imaginer ce qu'allai être la physique actuelle, aujourd'hui c'est pareil on ne sait ce que sera la physique dans 100 ans.