Posté par gillesh38
la question est de savoir si un tel système permettrait réellement de trancher entre réduction du paquet d'onde et multi univers?
Posté par Jiav
Heu... c'est quoi la différence?
Prenons l'exemple d'un électron dans un état de spin vertical |up>. Vis à vis d'un appareil de mesure de spin horizontal, cet électron est dans un état superposé |up> = (|droit>+|gauche>)/2^(1/2). Dans toutes les théories quantiques actuelles, quand l'appareil de mesure va interférer avec le système observé, il y a d'abord propagation de la superposition d'état quantique du système observé vers l'appareil de mesure. Cela signifie qu'après intrication quantique du système (dans un état quantique superposé vis à vis de l'observable considérée) avec l'appareil de mesure, cet appareil de mesure se retrouvera lui aussi dans un état quantique superposé. L’ensemble système observé plus appareil de mesure sera dans la superposition cohérente d'un état quantique où l'électron a pris un spin |gauche> (et où l’appareil de mesure l’indique) et d'un état quantique où l’électron a pris un spin |droit> (et où l’appareil de mesure l’indique).
La superposition quantique va ensuite se propager à l'environnement qui interagit avec l'appareil de mesure. Si rien n'arrête ce phénomène, c’est à dire si l’on suppose qu’il n’y a pas de réduction du paquet d'onde obligeant l'électron à choisir entre prendre un spin droit ou prendre un spin gauche, la superposition d'état va se propager à l'univers dans son ensemble (observateurs compris). C’est la fameuse propagation de la chaîne infinie de Von Neumann au cœur du problème de la mesure quantique [1]. L'univers tout entier ainsi que les observateurs qu'il contient vont alors se retrouver dans un état quantique superposé parce qu'un tout petit électron, dans un tout petit coin de l'univers, a décidé de refuser de faire un choix entre prendre un spin horizontal droit ou prendre un spin horizontal gauche (alors que l'appareil de mesure de spin horizontal le priait instamment de le faire).
Dans cette interprétation dite des mondes multiples d'Everett (rebaptisée interprétation des états relatifs pour donner une image moins choquante de cette interprétation), on pourrait se dire qu'un observateur va observer l’appareil de mesure dans un état quantique superposé (superposition cohérente des deux états où l’appareil indique l’un des deux spins horizontaux possibles). En fait, l'interprétation des mondes multiples échappe au paradoxe du chat de Schrödinger. Une fois qu'ils ont interféré avec leur environnement, les observateurs sont séparés en deux états quantiques qui vivent dans des mondes séparés. Il n'est plus possible de faire interférer localement les deux états quantiques de l'observateur car la corrélation entre ces deux états s'est propagée dans l'environnement (et ça se fait dans un délai extrêmement bref) (2).
La raison pour laquelle l’interprétation admettant l’absence de réduction du paquet d’onde est souvent préférée (en dépit du fait qu’elle conduit à une séparation inobservable en mondes multiples) c'est qu'elle préserve l'unitarité, le déterminisme et la réversibilité des évolutions quantiques. De plus, elle n'exige aucun recours à l'addition d'un phénomène de réduction du paquet d’onde entrant en conflit avec la mécanique quantique. On peut donc déjà dire de l’interprétation des mondes multiples qu’elle est une théorie effective. Elle rend compte de ce que l’on sait observer à ce jour et s’avère mathématiquement cohérente et complète (tant qu’on ne cherche pas à marier la mécanique quantique et la gravitation).
L’attribution d’un caractère objectif à la réduction du paquet d'onde, présente à ce jour les inconvénients suivants :
* la réduction du paquet d'onde est non unitaire, indéterministe et irréversible. Elle entre donc en conflit violent avec la dynamique quantique.
* elle rentre en conflit avec le principe de relativité du mouvement.
* enfin, le phénomène censé la provoquer reste à trouver et à modéliser.
Voilà qui explique pourquoi elle n’est pas l’interprétation favorite à ce jour.
Et pourtant, on a déjà l’expérience de quelque chose de similaire en mécanique classique. Intéressons nous à la dynamique classique d’un gaz monoatomique par exemple. L’évolution du gaz, quand elle est représentée par une distribution de probabilité dans l’espace de phase 6D à une particule (correspondant à l’information accessible à l’échelle de l’observateur macroscopique) est modélisée par l’équation de Boltzmann. Cette évolution est non unitaire, irréversible et s’effectue à entropie de Boltzmann croissante (en raison du théorème H de Boltzmann). De plus, quand la dynamique du système est chaotique, cette évolution devient impossible à prédire à l’échelle macroscopique au delà de quelques fois le temps dit de chaos du système (temps au bout duquel les imprécisions sur la connaissance des conditions initiales du système ont été multipliées par e).
Pourtant, quand on passe à une description plus fine (description microscopique de l’état du gaz dans le Gamma espace de phase à 6N dimension, où la position et la vitesse de chacune des N particules sont définies individuellement), l’évolution redevient unitaire, déterministe et réversible. Même si l’état initial du gaz y est défini par une probabilité constante dans une partie du gamma espace de phase (ce qui revient à considérer un ensemble de systèmes dont les états se distribuent uniformément dans cette partie du gamma espace de phase) cette partie du gamma espace de phase se déforme mais son volume ne change pas (théorème de Liouville). Dans le gamma espace de phase, l’évolution du gaz s’effectue à entropie de Gibbs constante (pas de perte d’information).
Dans l’hypothèse où l’on admet qu’il y a réduction du paquet d’onde (plutôt que séparation en mondes multiples), l’idée qui peut être envisagée (par analogie) est de considérer que la réduction du paquet d’onde n’engendre
* ni perte objective d’information quantique (pas d’irréversibilité à un niveau de description suffisamment fin et les derniers travaux sur l’interprétation de l’entropie d’Hawking Bekenstein du trou noir en théorie des cordes vont précisément dans ce sens),
* ni création objective d’information quantique (pas d’indéterminisme fondamental, mais émergence d’une information quantique depuis un niveau où elle était inaccessible à l’observateur).
Par ailleurs, il me semble tentant d’envisager, pour des raisons que j’avais suggérées dans d’autres post, que ce support où l’information pourrait aller se cacher aux yeux de l’observateur (perte apparente d’information) ou émerge au contraire à ses yeux (indéterminisme quantique apparent) soit le fond de rayonnement gravitationnel.
Il est à noter que, dans un modèle d’espace-temps 4D (donc un modèle comprenant un seul espace-temps 4D supposé commun à toutes les particules) l’hypothèse selon laquelle il y aurait réduction objective du paquet d’onde engendre une violation du principe de relativité du mouvement. La réduction instantanée et non locale du paquet d’onde fait émerger un référentiel privilégié au niveau interprétatif. Il s’agit plus précisément d’une structure d’espace-temps d’Aristote autorisant l’interprétation de la mesure quantique comme une action instantanée à distance (en violation du principe de relativité du mouvement) donnant lieu à un présent quantique universel et à un ordre chronologique universel (cad indépendants du mouvement de l’observateur).
Dans cette interprétation, le principe de relativité du mouvement et les symétries relativistes en général, s’interprètent comme ayant un caractère d’émergence statistique. Les événements supposés violer cette invariance peuvent se voir un peu comme une goutte d’encre qui tombe dans un verre d’eau. Les symétries qui avaient court avant cet événement (homogénéité, stationnarité et isotropie de l’eau) sont brisées. Toutefois, quand l’équilibre thermodynamique est rétabli, on observe à nouveau un état qui semble homogène, stationnaire et isotrope à une échelle d’observation macroscopique. Ce type d’interprétation thermodynamique statistique des symétries relativistes confèrerait au principe de relativité un statut un peu analogue à celui du second principe de la thermodynamique (la croissance de l’entropie est valable seulement statistiquement à une échelle d’observation suffisante pour lisser des fluctuations qui existent même quand le système considéré est parfaitement isolé).
Bernard Chaverondier
[1] Decoherence, the Measurement Problem, and Interpretations of Quantum Mechanics (40 pages) Maximilian Schlosshauer, Department of Physics, University of Washington, Summary : Environment-induced decoherence and superselection have been a subject of intensive research over the past two decades. Yet, their implications for the foundational problems of quantum mechanics, most notably the quantum measurement problem, have remained a matter of great controversy. This paper is intended to clarify key features of the decoherence program, including its more recent results, and to investigate their application and consequences in the context of the main interpretive approaches of quantum mechanics.
http://arxiv.org/PS_cache/quant-ph/pdf/0312/0312059.pdf
(2) L’opérateur densité réduit de l’observateur n’est alors plus dans un état quantique pur superposé, il est dans un état mixte (où il y a nullité des termes extra-diagonaux de l’opérateur densité, termes modélisant interférence entre les composantes d’un état quantique superposé). Il y a en quelque sorte un observateur qui observe un appareil de mesure lui indiquant que l’électron a décidé de choisir un spin droit et un observateur qui observe un appareil de mesure lui indiquant que l’électron a décidé de choisir un spin gauche. Ces deux états du même observateur n’ont rapidement plus aucun moyen d’interférer l’un avec l’autre et s’ignorent royalement l’un l’autre.
)?
Aujourd'hui
Liens sponsorisés
