Système quantique observé par un autre système quantique ?

[Zozor1er]

Je m'intéresse à mon petit niveau à la physique quantique. Il me manque évidemment les outils mathématiques mais je pense en comprendre certains aspects.

En lisant un article sur le sujet j'ai eu l'idée de l'expérience suivante que je trouve amusante:

Tout le monde (qui s'intéresse au sujet) connait l'expérience des fentes de Young.

Tout le monde connait également la fameuse expérience de pensée du chat de Schrödinger. Elle est tout aussi simple.

Bon jusque là, c'est que du connu.

Mon idée était la suivante: qu'est ce qui se passe si on combine les 2 expérience. Je m'explique.

Imaginons que l'on place notre chat dans un boite totalement opaque, avec seulement une vitre. On colle la tête du chat contre la vitre, on fait de manière à ce qu'il garde les yeux ouverts. On place alors devant la vitre l'expérience des fentes de Young. On enferme l'ensemble du système afin que personne ne puisse rien voir. Seule le chat peut donc observer l'expérience de fentes. On ferme donc le tout, on lance l'expérience de fentes. Après un moment, on ouvre la boîte. Question: comment ce seront comportées les particules ? Comme si elles avaient été obeservées ou non ?

Je rappelle que dans l'expérience du chat, il est supposé rester dans un état intriqué, ni mort, ni vivant. Du coup, le système des fentes se sentira-t-il observé ou non ?

Cela pose les problèmes suivants:

Si les particules se comportent comme des ondes, cela signifie que le chat n'a pas observé l'expérience. Donc qu'il est mort. A quel moment est-il mort ? Est-il mort en regardant l'expérience ? Cela signifierais que le fait d'observer l'expérience a réduit le paquet d'onde et a donc décidé de l'état du chat ? Cela voudrait-il dire que l'expérience des fentes de Young a "observé" le chat, provoquant la décision concernant sa vie ou sa mort ? Et si c'est le cas, a quel moment a-t-il été décidé que le chat vivait ou mourrait ? Pire encore: est-ce que le résultat de l'expérience des fentes de Young reste aussi dans un état intriqué. Cela voudrait dire que les particules dessinent à la fois une fonction d'onde et une fonction de simple particules et c'est au moment où on veut regarder le résultat de l'expérience que cette dernière choisi son état ? Cela voudrait alors dire qu'il y a rétroaction ? En effet, comme le système n'a pas choisi son état avant l'ouverture de la boite contenant toute l'expérience (chat + fente), l'ouverture de la boite influencerait un résultat dans le passé... En gros, on ouvre la boite. On voit que les particules se sont comportées comme des ondes. On en déduit que le chat est mort mais pour cela, il faudrait qu'il soit mort au début de l'expérience. Or si les système penche pour cette option à la fin de l'expérience seulement ça signifierait que l'ouverture de la boite décide de quelque chose dans le passé ! Je sais que ce genre d'hypothèse n'est pas totalement farfelu en physique quantique mais ça reste assez mignon.

Perso j'en déduis donc:

- soit l'état de l'expérience entière reste entièrement indéterminé jusqu'à ce que l'on observe la résultat de notre expérience. Il y a donc rétroaction. Le présent détermine le passé. En fonction du résultat de l'expérience à l'ouverture du système, on détermine si le chat est mort ou vivant au début de celle-ci. Donc rétroaction.
- soit le système des fentes de Young "observe" le chat et décide instantanément de son état. Mais est-ce qu'un tel dispositif peut être considéré comme un observateur ?????

En fait, si je résume mon expérience de pensée, c'est la chose suivante:

En fait, ce que je dis, en dehors de toute expérience tangible c'est la chose suivante:

Qu'est ce qui arrive si un système indéterminé peut être (ou pas) observé par un système qui est lui-même indéterminé ? Est-ce que le système entier reste indéterminé (d'où rétroaction, car ce qui est observé détermine le début de l'expérience) ou au contraire, est-ce que le système, ayant besoin d'être déterminé se fixe dès le début dans un état ou un autre ?

Y'a peut-être un truc qui m'échappe totalement ???

Merci d'avoir lu (et de ne pas se foutre de ma gueule si vous trouvez mon expérience débile).
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[Ludwig1]

Salut,

Je n'ai pas bien compris ton expérience, par contre je sais que les instruments de mesure que nous utilisons
procèdent au prélèvement d'une certaine quantité d'énergie ( signal ) de ce que nous voulons mesurer. Je ne vois pas bien comment un système quantique pourrai observer un autre système quantique.
Cordialement

Ludwig

[Zozor1er]

Salut,

Je n'ai pas bien compris ton expérience, par contre je sais que les instruments de mesure que nous utilisons
procèdent au prélèvement d'une certaine quantité d'énergie ( signal ) de ce que nous voulons mesurer. Je ne vois pas bien comment un système quantique pourrai observer un autre système quantique.
Cordialement

Ludwig

Hello, tout d'abord merci pour ta réponse. En fait, mon expérience est relativement simple:

On prend un système de fente de young et on le fait observer par un autre système qui est lui-même dans un état indéterminé (notre chat, mais on pourrait choisir un autre chose). Les questions qui découlent sont donc:

- est-ce que le système des fentes de Young va se sentir observé par notre appareil de mesure (notre chat) ? Difficile à dire car le chat est dans un état indéterminé (mort et vivant) ?
- est-ce que le système détermine automatiquement et en une fraction de seconde son état total (fonction d'onde ou corpusculaire pour les fentes et mort/vie pour le chat) ?

Donc:
- soit le système reste indéterminé, ne peut rien choisir tant qu'on ne l'aura pas observé. Donc il y aura rétroaction: le chat n'est ni vivant ni mort avant l'observation mais au moment où on observe le système, on détermine son état au début de l'expérience.
- soit un des deux système (le chat ou les fentes) ont besoin de savoir l'état de l'autre pour se déterminer et cet état se détermine automatiquement tout seul au début de l'expérience.

Mais pour faire court, résumons ça en:

Comment se comporte un système quantique qui pourrait être observé par un autre système indéterminé ?

Après, dans ce que j'ai pu lire, l'expérience du chat pourrait bien être buggée et ne finalement jamais être dans un état indéterminé ou pour une très très courte période seulement.

[Zozor1er]

Je "refine" un peu mon explication:

Si un système observe ou mesure un état quantique, cela entraîne la détermination du système quantique. On est ok là dessus. La question que je pose est donc: que fait le système quantique si le système qui l'observe pourrait le faire ou ne pas le faire car il est dans un état indéterminé lui-même.

Essaie de te représenter l'expérience de fentes de young en supposant que l'expérience peut "penser" (je met des "" obviously) que l'observe mais n'en est pas sûr et n'as pas de moyen de le vérifier autrement qu'en décidant de son propre état. En effet, en déterminant son état, il provoque le fait qu'il est observé ou pas. Par abus de langage, on pourrait dire que l'experience des fentes "observe" elle-même son observateur (car elle peut choisir l'état de son observateur potentiel).

Donc en très très gros: que font les fentes de young si elles n'ont pas de moyen de savoir si elles sont observées (dans notre exemple, parce qu'elle sont observée par un système indéterminée) ???

[A voir en vidéo sur Futura]

[Quarkonium]

Salut,

Intuitivement, je dirais que comme le système observateur n'est pas dans un état défini, on ne peut pas dire qu'il a observé le système des fentes, qui reste donc également dans un état indéterminé.

[Ludwig1]

Resalut,

Regarde voir du côté de Feynman je crois qu'il avait fait expérience ou il essayait d'observer des photons sortants d'une fente dans l'expérience des fentes de Young. Le résultat était ? ( je crois, disparation des interférences, à vérifier ).

Cordialement

Ludwig

[Nicophil]

Bonjour,

Si un système observe ou mesure un état quantique, cela entraîne la détermination du système quantique.

Observation scientifique sans conscience n'est que ruine de l'âme !
Hors de la conscience de l'observateur, il n'y a pas d'indétermination de l'état quantique, pas de réduction de la fonction d'onde ou de projection du vecteur d'état.

Et pour les fentes : qui dit interférences dit ondes cohérentes. Mais pour éviter la décohérence, il faut éviter toute perturbation, le système doit rester isolé. Or on ne peut pas mesurer sans perturber.

[Gipfeli]

Salut,

si j'ai bien compris la question que tu poses (observation d'un système quantique par un second système qui est en superposition de pouvoir observer ou non), c'est une très bonne question comme la mécanique quantique sait en soulever en grand nombre.

Le terme de chat de Schrödinger n'est pas bien choisi car ce ne serait précisément pas un système quantique (mais un système macroscopique, lui-même en interaction avec son environnement).
Le second système doit être microscopique (par exemple un atome). Du coup dans ce cas il ne réalise pas vraiment une "observation", mais on réalise de l'intrication.

Les fentes d'Young présentent des interférences car elles créent une superposition des particules (disons des photons) sous forme "fente gauche" + "fente droite". Si l'on observe, alors on n'a plus que "fente gauche" ou "fente droite", donc pas de frange.
Maintenant, si un système quantique est en situation d'observer les franges, il devient intriqué avec le photon. Exemple, si on met un atome dans la fente droite, et qu'on suppose que la présence du photon change son état (disons de 1 à 2), on aura "fente gauche & atome état 1" + "fente droite & atome état 2" ce qui est un état intriqué. Dans cette situation, il n'y a plus de franges (comme lors d'une observation par un système macroscopique).
Ce que tu proposes, c'est que le système qui observe soit lui-même initialement dans une superposition d'états. Imaginons un troisième état de l'atome, disons 0, qui ne réagit pas à la présence du photon qui passe dans sa fente. Si l'atome est dans l'état 0, il y reste et les franges persistent. Maintenant si l'atome est initialement dans la superposition 0+1 (comme un chat qui peut voir/ne pas voir à la fois), alors après le passage du photon, on se retrouve dans l'état "fente gauche & atome état (0 + 1)" + "fente droite & atome état (0 + 2)". Ceci est également un état intriqué, mais un peu différent:
on peut le réécrire "fente gauche + fente droite"&"atome état 0" + "fente gauche & atome état 1" + "fente droite & atome état 2". Le premier terme donne des franges (car il laisse une superposition pure des chemins du photon), et les deux autres non. On obtient donc des franges moins visibles (le contraste diminue de moitié). Au final tout se passe comme si l'atome (ton "chat") avait "à moitié" observé.

@Nicophil, L'observation sans conscience existe bel et bien. En réalité, dès qu'un système interagit avec un réservoir (un système macroscopique), qu'il y ait ou non âme qui vive, le système décohère extrêmement rapidement et se retrouve dans l'un ou l'autre de ses états propres. C'est d'ailleurs exactement ce que tu dis dans ta deuxième phrase. La décohérence "projette" sur les valeurs propres, comme le fait une mesure, qui consiste à mettre en contact un système avec un gros système (appareil de mesure).

[chaverondier]

L'observation sans conscience existe bel et bien.

Mais pas sans la notion seulement intersubjective d'entropie pertinente.

Du point de vue de la physique statistique, cette entropie modélise le manque d'information d'une classe d'observateurs dits macroscopiques. Cette classe d'observateurs est certes très large. Elle s'étend au moins à l'ensemble des êtres vivants, donc très au delà de la classe des observateurs dits conscients. Il n'en est pas moins vrai que l'idéal réaliste naïf, consistant en l'attribution d'un caractère strictement objectif aux propriétés que nous prêtons aux objets et phénomènes observés, est donc bien une illusion, une intuition miss guiding que nous souffle notre expérience vécue d'observateur macroscopique.

L'entropie, le manque d'information des observateurs, découle d'un partitionnement des états quantiques en classes d'équivalence d'états macroscopiques. Ces états macroscopiques sont formés d'états quantiques indistinguables du point de vue des observateurs dits macroscopiques. Cette indistinguabilité caractérise la "myopie" commune de ces observateurs à l'origine du caractère intersubjectif des propriétés mesurées.

Selon un point de vue positiviste que je suppose majoritaire (et que je commence plus ou moins à partiellement accepter même si c'est encore avec réticence), il n'y a pas de réduction objective du paquet d'onde car la réduction du paquet d'onde est une évolution irréversible. Or, d'une façon tout à fait générale, en relation avec la fuite d'information hors de portée d'une classe d'observateurs (fuite d'information modélisée par la création d'entropie dite pertinente, sous entendu pertinente vis à vis de cette classe d'observateurs), il n'y a pas d'évolution objectivement irréversible. Pas d'évolution irréversible donc, sans la grille de lecture de la classe des observateurs macroscopiques. Objectivement, l'information ne se crée pas, ne se perd pas, elle se transforme (les systèmes isolés évoluent selon une dynamique hamiltonienne, donc isentropique. Il n'y a pas de croissance objective de l'entropie des systèmes isolés).

Toutefois, comme l'on fait remarquer I. Prigogine et I. Stengers, en relation avec leurs études de la thermodynamique du non-équilibre, cette information devient inaccessible à tous les observateurs en quelques fois le temps de chaos pour les systèmes régis par une dynamique du chaos déterministe (ce qui est le plus souvent le cas, les systèmes intégrables restant l'exception).

Néanmoins, dans le contexte de théories quantiques généralement covariantes, selon le point de vue de A. Connes, C. Rovelli et P. Martinetti (notamment) le manque d'information de l'observateur (indissociable de la notion thermodynamique statistique d'état d'équilibre) est un ingrédient semble-t-il nécessaire pour faire émerger un écoulement privilégié du temps (cf. l'hypothèse du temps thermique et le flot temporel dans une algèbre étoilée d'observables modélisé comme un groupe à un paramètre d'automorphismes agissant sur une algèbre de Von Neumann mathématiquement directement liée à cette algèbre d'observables et à cet état d'équilibre).

Quoi qu'ait pu en dire Prigogine il n'y a pas d'irréversibilité objective et donc pas d'enregistrement objectif d'information. L'enregistrement d'information, l'observation, présente seulement un caractère intersubjectif très directement lié à la grille de lecture d'une classe d'observateurs dits macroscopiques (c'est à dire leur limitation d'accès à l'information modélisée par la notion d'entropie pertinente et de description incomplète de la "réalité")

[Pio2001]

Bonjour Zozor1er,
Pour que ton expérience fonctionne, imaginons que nous étendons la métaphore du chat et de sa boîte (qui représente une particule élémentaire ou un autre système quantique) aux fentes et à l'écran qui reçoit les franges d'interférence. On se demande donc ce qui se passerait si un système quantique (quelques particules élémentaires bien choisies) équivalent au chat était mis en interaction comme tu le décris avec un un autre système, équivalent aux fentes et à l'écran, mais entièrement microscopique et soumis aux lois quantiques.

La réponse est que le système entier reste dans un état indéterminé jusqu'à ce qu'on ouvre la boîte. Mais contrairement à ce que tu dis, il n'y a pas rétroaction.

Au départ, on se donne, avant d'ouvrir la boîte, un chat dans l'état "mort" + "vivant". Somme quantique du chat dans son état mort et du même chat dans son état vivant. Seule description valable du contenu de la boîte.
En outre, nous avons aussi un écran qui peut soit dessiner une frange d'interférence si le chat et tombé par terre, soit ne rien dessiner du tout si le chat est resté debout devant les fentes, masquant ainsi l'écran.
Résultat de la combinaison quantique des deux : avant d'ouvrir la boîte, on a maintenant une combinaison quantique d'un chat mort avec un écran affichant les fentes, et d'un chat vivant avec un écran vierge. La somme quantique impliquant le chat s'est propagée à l'écran. Par analogie avec l'écriture simplifiée "chat mort" + "chat vivant", on écrira maintenant "chat mort et écran avec frange" + "chat vivant et écran vierge".
Cette opération, que tu fais simplement en disposant les éléments dans la boîte de sorte que le chat masque l'écran ou non, est une intrication quantique. Tu as intriqué l'écran avec le chat, de sorte que l'écran est maintenant dans le même état de superposition que le chat.

Sans rétroaction,en ouvrant la boîte, l'observation fait basculer le système soit vers le choix "chat mort et écran avec frange", soit vers le choix "chat vivant et écran vierge". C'est exactement la même chose que l'expérience du chat seule, sauf que tu as affublé le chat d'un écran.

Pendant tout le temps où la boîte est restée fermée, l'état du système est resté indéterminé, et donc décrit, pour nous, par une somme quantique. L'élément qui semblait te manquer est que, de même que le chat (en réalité une particule élémentaire, rappelons-le) peut se dédoubler pour le besoin de nos calculs pendant qu'il n'est pas observé, de même l'écran peut se dédoubler aussi et rester décrit par une somme de deux états jusqu'à ce qu'on ouvre la boîte.

[Pio2001]

PS : ton expérience est équivalente à l'expérience dite de l'Ami de Wigner.
Le physicien Eugène Wigner s'est en effet demandé ce qu'il se passerait s'il y avait dans la boîte un humain en train de regarder le chat. Que verrait-il ? Ce qui revient à se demander ce que voit ton écran, derrière les fentes.

[chaverondier]

Pendant tout le temps où la boîte est restée fermée, l'état du système est resté indéterminé, et donc décrit, pour nous, par une somme quantique. L'élément qui semblait te manquer est que, de même que le chat (en réalité une particule élémentaire, rappelons-le) peut se dédoubler pour le besoin de nos calculs pendant qu'il n'est pas observé, de même l'écran peut se dédoubler aussi et rester décrit par une somme de deux états jusqu'à ce qu'on ouvre la boîte.

En fait, non. Dans cette métaphore, le chat illustre l'appareil de mesure, l'atome radioactif correspond au système objet de la mesure par cet "appareil" et le caractère mesuré ou pas correspond à l'information recueillie par la mesure. Pas besoin d'ouvrir la boîte et qu'un observateur regarde le chat pour que l'information soit enregistrée dans cet appareil de mesure.

L'observateur qui regarde le chat, c'est son environnement. C'est l'interaction du système observé et de l'appareil de mesure avec l'environnement qui provoque une réduction d'apparence objective du paquet d'onde. L'information (chat mort ou vivant) fournie par l'appareil de mesure (en l'occurrence le chat de Schrödinger), est en fait enregistrée dans l'environnement, sous la forme redondante d'une multitude de copies (sans même qu'il soit nécessaire qu'un observateur ouvre la porte et regarde le chat).

Toutefois, comme tout phénomène physique, le phénomène de décohérence est intrinsèquement réversible. La décohérence se propage dans l'environnement du système observé et son appareil de mesure, observateur éventuel compris, sans que jamais n'ait eu lieu de réduction objective du paquet d'onde. C'est d'ailleurs la base de l'interprétation des mondes multiples, conséquence très directe du problème de la mesure quantique posé sous la forme de la métaphore du chat de Schrödinger.

La réduction intersubjective du paquet d'onde repose, comme tout phénomène irréversible, sur la grille de lecture des observateurs macroscopiques que nous sommes. Cette irréversibilité demande la création d'entropie dite pertinente, une fuite d'information définitivement hors de portée des observateurs macroscopiques n'ayant accès qu'à une description incomplète des objets et phénomènes physiques.

Le problème de la réduction du paquet d'onde et l'émergence de l'irréversibilité qui permet cette réduction, font partie de la question difficile de l'émergence d'un écoulement du temps. Elle est abordée dans le contexte d'une théorie quantique généralement covariante par C. Rovelli, A. Connes et P. Martinetti. Leur proposition pour apporter un début de réponse à cette question repose sur l'hypothèse du temps thermique accompagnée des développements mathématiques appropriés qui vont avec.

[Paradigm]

Bonjour chaverondier, bonjour à tous

Du point de vue de la physique statistique, cette entropie modélise le manque d'information d'une classe d'observateurs dits macroscopiques.
...
Il n'en est pas moins vrai que l'idéal réaliste naïf, consistant en l'attribution d'un caractère strictement objectif aux propriétés que nous prêtons aux objets et phénomènes observés, est donc bien une illusion, une intuition miss guiding que nous souffle notre expérience vécue d'observateur macroscopique.

Le realisme naif va jusqu'à prêter aux objets des propriétés qui sont en fait celles que nous vivons à la première personne : forme, couleur, chaleur, douleur, son, odeur, ... sans tenir compte de la médiation opérée par nos cerveaux.

Une personne insensible congénitalement à la douleur depuis sa naissance, ne saura jamais ce qu'est cette expérience vécu à la première du ressenti de douleur physique tout comme un aveugle de naissance ne saura jamais ce que sont les couleurs (au sens expérience vécu à la première personne).

Une autre interprétation de la perception de la bougie, peut nous conduire tout aussi bien à cette vision, "a fact of the mind" : http://forums.futura-sciences.com/de...ml#post5379376

Pièce jointe 295843

Et donc relativement à cette interprétation nous ne sommes pas "myope" ( le manque d'information d'une classe d'observateurs dits macroscopiques ), "l'information" est transformé. Les "informations" portées à nos consciences ne caractérisent tout simplement pas les micros états de ce qui nous résistent (avec qui nous sommes en interaction). Les notions d'onde, de corpuscule, de forme ne sont pas des propriétés intrinsèques des micro-systèmes quantique, mais des concepts construit sur la base de nos perceptions à la première personne après "médiatisation" par nos cerveaux. De là découle, en mon sens, les grandes difficultés rencontrées dans les interprétations de la MQ (ni onde,ni corpuscule, ..).

Cordialement,

[chaverondier]

"l'information" est transformée.

Pas avant d'avoir été irréversiblement enregistrée dans l'environnement après y avoir été copiée de façon redondante par décohérence et il n'y a pas d'enregistrement irréversible possible sans notion d'entropie pertinente caractérisant les limitations d'accès à l'information d'une classe d'observateurs (très large et ne demandant nullement que ces observateurs aient une conscience ou même seulement un système nerveux). La réduction du paquet d'onde lors d'une mesure quantique ne doit rien aux considérations subjectives propres à la notion d'observateur conscient.

[Vladzol]

Bonjour,

Zozor1er n'a manifestement compris ni l'expérience du chat (il pense que l'indétermination concernant la pauvre bête est de même nature que celle concernant un système quantique) ni la question de la mesure en mécanique quantique (il pense que la présence d'un observateur vivant a une influence sur l'expérience).

Il faudrait commencer par l'éclairer sur ces questions de manière simple (il y a des éléments de réponse par-ci par-là dans les messages ci-dessus mais personnellement je doute qu'une débutant réussisse à s'y retrouver).

Je n'essaye pas moi-même car j'en ai ma claque.

cordialement

[chaverondier]

Zozor1er n'a manifestement compris ni l'expérience du chat (il pense que l'indétermination concernant la pauvre bête est de même nature que celle concernant un système quantique)

Ce en quoi il a raison.

ni la question de la mesure en mécanique quantique (il pense que la présence d'un observateur vivant a une influence sur l'expérience).

Ce en quoi il a tort, mais il a de très bonnes excuses. De nombreux textes de vulgarisation sont écrits de telle façon que c'est ce que sont conduits à en conclure les lecteurs.

Je doute qu'un débutant réussisse à s'y retrouver.

Et même quelqu'un qui ne l'est pas vraiment. Le problème n'est pas simple. Sans connaissance préalable des notions :

• d'observable et de grandeurs non simultanément mesurables (quelque chose de très différent de la notion d'observable en physique classique)
• d'état quantique (une notion très différente de la notion d'état en physique classique, état classique qui, une fois connu, permet de donner, sans incertitude, la valeur de n'importe quelle grandeur du système considéré, cette grandeur pouvant, de plus, être mesurée sans changer cet état)
• de statistiques des résultats de mesures quantiques fournies par la règle de Born
• d'états superposés (vis à vis d'une base Hilbertienne donnée) et le lien de la notion d'état superposé avec les effets statistiques d'interférence caractérisant de tels ensembles d'états
• d'entropie en physique statistique et son lien avec le manque d'information de l'observateur macroscopique

je doute qu'il soit possible, sans ces prérequis, d'accéder à mieux qu'une idée très approximative du problème posé par la mesure quantique.

Comment, notamment :

• comprendre, sans connaître la notion d'entropie sous l'angle de la physique statistique, ce que signifie la phrase : "une mesure quantique n'est jamais objectivement terminée"
• comprendre, sans connaître la notion d'états superposés et les phénomènes d'interférence qui caractérisent des tels ensembles d'états, la différence pouvant exister entre "un" (ensemble de) chat(s) mort(s) ou vivant(s) et un (ensemble de) chat(s) dans un état superposé mort+vivant
• comprendre, la notion d'état superposé, sans savoir que l'état d'un système individuel ne peut pas être mesuré car un état quantique est (majoritairement considéré comme) la propriété d'un ensemble de systèmes (et non la propriété d'un système individuel).
• comprendre le problème de la mesure quantique sans savoir qu'une mesure quantique ne donne pas d'information sur l'état du système avant la mesure, mais seulement après la mesure et sans savoir de quelle façon la décohérence fait disparaître la possibilité d'observer les effets d'interférence caractérisant (statistiquement) des (ensembles d')états superposés. Etc, etc

Les prérequis ne sont pas connus d'un débutant. Comment, dans ces conditions, présenter simplement un problème qui fait couler de l'encre depuis presque 100 ans, et ce, du stylo (et maintenant des imprimantes) de physiciens parmi les plus renommés ?

[Vladzol]

Zozor1er n'a manifestement compris ni l'expérience du chat (il pense que l'indétermination concernant la pauvre bête est de même nature que celle concernant un système quantique)

Ce en quoi il a raison.

Je me suis apparemment mal exprimé. Il pense que l'indétermination du système radioactif se propage telle quelle jusqu'au chat (il pense que les probabilités sont les mêmes dans les deux cas).

[Vladzol]

Comment, dans ces conditions, présenter simplement un problème qui fait couler de l'encre depuis presque 100 ans, et ce, du stylo (et maintenant des imprimantes) de physiciens parmi les plus renommés ?

En se limitant à l'aspect expérimental du problème?

[chaverondier]

Je me suis apparemment mal exprimé. Il pense que l'indétermination du système radioactif se propage telle quelle jusqu'au chat (il pense que les probabilités sont les mêmes dans les deux cas).

Ben il a raison. Si un système observé est dans un état superposé vis à vis d'une observable, l'appareil de mesure, s'il mesure cette observable, se met lui aussi en état superposé. La décohérence très rapide induite par interaction de l'appareil de mesure avec son environnement fait très rapidement perdre toute possibilité d'observer les effets d'interférence caractérisant un (ensemble de) tel(s) état(s) superposé(s).

Quand le "chat" (en fait un petit nombre de photons dans les expériences en cavité microonde supraconductrice de Serge Haroche et ses doctorants) est suffisamment "petit" (système mésoscopique) le caractère superposé du chat est observable car le phénomène de décohérence est suffisamment lent pour que l'observation soit possible.

cf. Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger, Alexia Auffèves Garnier, thèse de doctorat, LKB, juin 2004

[Vladzol]

Je me suis apparemment mal exprimé. Il pense que l'indétermination du système radioactif se propage telle quelle jusqu'au chat (il pense que les probabilités sont les mêmes dans les deux cas).

Ben il a raison.

Non, pas dans le cas d'un chat, qui est un système macroscopique. Pour reprendre le document que vous citez, le chat est à ranger dans la catégorie suivante:

T0≫Tdecoh : la superposition « décohère » alors qu’elle est en train de naître. Cela correspond à une observation continue de l’environnement. Une telle situation définit les objets classiques : en effet, dans ce cas, il n’y a jamais intrication entre l’objet
microscopique et l’objet macroscopique.

[chaverondier]

Non, pas dans le cas d'un chat, qui est un système macroscopique. Pour reprendre le document que vous citez, le chat est à ranger dans la catégorie suivante:

"en effet, dans ce cas, il n’y a jamais intrication entre l’objet microscopique et l’objet macroscopique."

Si, il y a bien intrication, entre l'objet microscopique, l'objet macroscopique (l'appareil de mesure), l'environnement et même l'observateur.

C'est précisément cette intrication entre le système observé et l'appareil de mesure (macroscopique) puis avec l'environnement, puis avec l'observateur (en un délai trop court pour être observable) qui est à l'origine du phénomène de décohérence et qui permet ainsi d'obtenir un résultat de mesure.

[Vladzol]

Non, pas dans le cas d'un chat, qui est un système macroscopique. Pour reprendre le document que vous citez, le chat est à ranger dans la catégorie suivante:
"en effet, dans ce cas, il n’y a jamais intrication entre l’objet microscopique et l’objet macroscopique."

Si, il y a bien intrication, entre l'objet microscopique, l'objet macroscopique (l'appareil de mesure), l'environnement et même l'observateur.

C'est précisément cette intrication entre le système observé et l'appareil de mesure (macroscopique) puis avec l'environnement, puis avec l'observateur (en un délai trop court pour être observable) qui est à l'origine du phénomène de décohérence et qui permet ainsi d'obtenir un résultat de mesure.

Bonjour,

si vous aviez lu la thèse que vous avez vous-même mis en ligne, vous auriez lu qu'elle indique qu'un objet macroscopique est bien concerné par la décohérence, mais que:

T0≫Tdecoh : la superposition « décohère » alors qu’elle est en train de naître. Cela correspond à une observation continue de l’environnement. Une telle situation définit les objets classiques : en effet, dans ce cas, il n’y a jamais intrication entre l’objet microscopique et l’objet macroscopique.

[Nicophil]

puis avec l'observateur (en un délai trop court pour être observable)

Il ne peut pas y avoir observation de l'observateur par l'observateur...

Les arguments d'EPR et de Schrödinger amenèrent Heisenberg à préciser la notion de "cut" :
http://philsci-archive.pitt.edu/4759...r_07_10_09.pdf

As promised, Heisenberg’s draft takes the cut argument as central. Although Heisenberg
had spoken of the ‘cut’ several times in the years prior to 1935 and would continue
to use this specific argument in writings and lectures afterward, it is within his response
to the EPR paper that we find the most carefully laid-out and detailed instance of it. The
general idea is to demonstrate the ‘incompletability’ of quantum mechanics through the
necessary conceptual divide between the observer and the observed—this divide being referred to as the ‘Schnitt’, or cut, between those parts of a system to be treated classically,
and those to be treated quantum mechanically.

[Matmat]

Bonjour,

si vous aviez lu la thèse que vous avez vous-même mis en ligne, vous auriez lu qu'elle indique qu'un objet macroscopique est bien concerné par la décohérence, mais que:

T0≫Tdecoh : la superposition « décohère » alors qu’elle est en train de naître. Cela correspond à une observation continue de l’environnement. Une telle situation définit les objets classiques : en effet, dans ce cas, il n’y a jamais intrication entre l’objet microscopique et l’objet macroscopique.

Bonjour,

Le "jamais" est à comprendre dans ce sens : "à partir du moment où l'objet macroscopique est classique alors par définition il n'y a plus intrication" .
et surtout pas au sens "un objet macroscopique est toujours classique" puisque le but de l'expérience est précisément de maintenir l'objet macroscopique non classique le plus longtemps possible.

[Nicophil]

@Nicophil, L'observation sans conscience existe bel et bien. En réalité, dès qu'un système interagit avec un réservoir (un système macroscopique), qu'il y ait ou non âme qui vive, le système décohère extrêmement rapidement et se retrouve dans l'un ou l'autre de ses états propres. C'est d'ailleurs exactement ce que tu dis dans ta deuxième phrase. La décohérence "projette" sur les valeurs propres, comme le fait une mesure, qui consiste à mettre en contact un système avec un gros système (appareil de mesure).

Can we please agree that Mr Bricmont and Mr Moldoveanu don't understand the basic quantum mechanics that good undergraduate students should learn after the first five lectures if not earlier? I am so offended by these self-evident crackpots who don't have a clue even about the basics but who try to market themselves as experts, anyway.

http://motls.blogspot.fr/2016/12/ein...#disqus_thread

[chaverondier]

Les arguments d'EPR et de Schrödinger amenèrent Heisenberg à préciser la notion de "cut"

Il n'y a pas plus de coupure objective de la chaine infinie de Von Neumann, que d'irréversibilité objective.

[chaverondier]

Le "jamais" est à comprendre dans ce sens : "à partir du moment où l'objet macroscopique est classique alors par définition il n'y a plus intrication" .
et surtout pas au sens "un objet macroscopique est toujours classique" puisque le but de l'expérience est précisément de maintenir l'objet macroscopique non classique le plus longtemps possible.

Ce à quoi il faut rajouter le fait qu'il n'y a pas d'objet objectivement classique.

En fait, l'article qui répond le mieux aux questions que se pose Vlasov concernant la coupure de la chaine infinie de Von Neumann (c'est à dire, en fait, l'absence de coupure identifiée à ce jour bien) c'est :

• d'une part la thèse d'Alexia Auffèves Garnier que j'ai déjà citée Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger (thèse qui, à mon sens, ne peut pas être lue et bien comprise en seulement une heure ou deux, à moins de connaître déjà le sujet sur le bout des doigts)
  .
• d'autre part, en complément, la modélisation de la décohérence présentée dans Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe de Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek, nov 2005, ainsi que Decoherence and the transition from quantum to classical -- REVISITED, Wojciech H. Zurek, Jun 2003

Le point de vue philosophique (assez nouveau) de Philippe Grangier et Alexia Auffèves Garnier (Janvier 2015) dans Contexts, Systems and Modalities: a new ontology for quantum mechanics me semble une lecture complémentaire intéressante elle aussi.

Cela dit, j'ai suffisamment lu vos posts pour savoir que je ne vous apprend rien. Ce complément d'information s'adresse surtout aux autres personnes qui lisent ce fil, ne connaissent pas forcément ces documents et sont cependant intéressés par le problème de la mesure quantique.

[chaverondier]

Les arguments d'EPR et de Schrödinger amenèrent Heisenberg à préciser la notion de "cut" : http://philsci-archive.pitt.edu/4759...r_07_10_09.pdf

As promised, Heisenberg’s draft takes the cut argument as central. Although Heisenberg had spoken of the ‘cut’ several times in the years prior to 1935 and would continue to use this specific argument in writings and lectures afterward, it is within his response to the EPR paper that we find the most carefully laid-out and detailed instance of it. The general idea is to demonstrate the ‘incompletability’ of quantum mechanics through the necessary conceptual divide between the observer and the observed—this divide being referred to as the ‘Schnitt’, or cut, between those parts of a system to be treated classically, and those to be treated quantum mechanically.

La question sous-jacente (la question de la mesure quantique et de son irréversibilité malgré la réversibilité (théorique) du phénomène de décohérence, phénomène rendant inaccessible mais laissant intacte, d'un point de vue théorique, l'intrication entre système observé, l'appareil macroscopique de mesure et leur environnement) est en fait étroitement reliée à celle de l'irréversibilité (de fait) de la mesure quantique. L'ouvrage de P. Grigolini, Quantum Mechanical Irreversibility and Measurement, bien que datant de 1993, me semble contenir pas mal d'informations intéressantes pour ceux qui s'intéressent à cette question.

Dans l'article PROBABILITY IN QUANTUM THEORY, aout 1996, de E.T. Jaynes, le paragraphe CLASSICAL SUBTRACTION PHYSICS est intéressant aussi (équations 29 et 30) pour voir comment apparaît un comportement dissipatif, celui d'un oscillateur amorti, en considérant un oscillateur harmonique (appelé par E.T. Jaynes Extra Oscillateur) couplé à un bain d'oscillateurs harmoniques.