Choix retardé : quand la mécanique quantique agit sur le passé

[bigarreau]

alors on fait passer 1 photon (ou particule) à la fois, et quelque soit l'endroit où l'on fait la mesure on constate qu'il est passé là où on allait choisir de l'observer, c'est ça?

[Jean-Luc P]

En passant, cette notion de décohérence par l'observateur est la notion central de Isolation (Quarantaine en VO), un roman de science-fiction "hard science" de Greg Egan.

Vertigineux là aussi

[metric]

Bonjour,

Suite à un petit débat interne au sein de mon UMR, je me permet d'intervenir et de proposer l'interprétation de cette expérience sur laquelle il semble que nous soyons tombés d'accord (ce qui ne veut pas dire que se soit la bonne, bien entendu).

Sans aucune considération métaphysique à propos de conscience nous avons conclu :

Cette expérience n'est en rien une démonstration d'une quelconque rétro-action de l'observation sur le passé de l'objet observé à partir du moment où il y a une interprétation de l'expérience qui permet de s'en affranchir.

Ce qu'elle confirme en revanche, c'est que ce n'est pas une modification du montage qui va conditionner l'obtention du réseau de frange ou non, mais bien le processus d'observation lui-même.

Je m'explique (attention je ne discute pas de l'expérience de pensé dont le schéma a été présenté sur ce site, mais de l'expérience réalisée et je fais, plus particulièrement, référence aux figures 1 et 7):

on envoie un photon dans l'interféromètre, le choix du mode de recombinaison de l'interféromètre est choisit à un temps tel que ces deux évènements sont reliés par un 4-vecteur de type espace, c'est-à-dire : qu'il ne peut pas y avoir de connexion causale entre ces deux évènements. Donc, le photon se trouve dans l'interféromètre mais ne peut ''savoir'' si sa trajectoire va être mesurée (which-way) ou si il devra interférer (path difference). Donc cela veut bien dire qu'il doit ''passer partout'' pour pouvoir à la fois être capable d'être vue empruntant un trajet bien précis (which-way) et à la fois tous les chemins en même temps (path difference), puisque dans ce cas là il interfère avec lui-même. Et alors, seule le processus de mesure réduira cette apparente non localité : c'est la réduction du paquet d'onde. Aussi, cette interprétation de ce qu'il se passe est plus satisfaisante que l'interprétation en terme de rétro-action puisqu'elle ''explique'' le phénomène sans avoir à introduire une notion ambiguë de rétro-action du présent sur le passé....

[La/les] trajectoires ne sont pas influencées par les mesures, seul le résultat d'une mesure est influencé par la-dite mesure. Finalement cela revient à dire que : la mesure n'a aucune action sur ce qu'il s'est passé et le résultat dépends du processus de détection, point barre.

L'expérience en question, comme beaucoup d'autres précédentes du même groupe montre donc que le photon se comporte aussi bien comme particule que comme onde, et que c'est lié au processus de détection, pas au montage.

En soi, c'est assez difficile à digérer, mais on le sait depuis 20 ans.

Aussi, nous sommes tombés d'accord aussi pour dire qu'il s'agit très probablement de l'opinion même des auteurs?

Cependant, la citation de Wheeler en conclusion de leur article me laisse,personnellement , perplexe.

Est-il possible à FS d'inviter J.-F Roch à s'exprimer sur le sujet au sein de ce forum?

En effet, si on se place (ce qui est plutot bancal de ce que je me souviens) dans le référentiel du photon, le temps ne s'écoule pas donc son émission, son trajet et son observation se passe "au meme moment" pour lui...

Cela n'a rien de ''bancal'', cela traduit juste l'hyperbolicité de l'espace-temps et cela n'a rien d'extra-ordinaire c'est juste difficile à concevoir puisque l'on raisonne de manière euclidienne...Par ailleurs, ce n'est pas tout à fait exact puisque l'on peut trouver un paramètre affine le long de la trajectoire du photon (paramètre qui, dans le cas d'objets ayant une vitesse v<c, est le temps propre). Donc tout ce que je peux dire est qu'il est inopportun de dire

son trajet et son observation se passe "au meme moment" pour lui...

. Il s'agit d'une vision naïve qu'il faudrait étayer rigoureusement.

Ok, donc si le photon à une étendue "infinie" dans le temps et l''électron non, je me pause une autre question.

Règle de base : ne pas prendre pour argent comptant tout ce qui peut être dit : même si c'est dit pas une sommité !

En passant, cette notion de décohérence par l'observateur est la notion central de Isolation (Quarantaine en VO), un roman de science-fiction "hard science" de Greg Egan.

Très bon romans, mais logiquement incohérent et scientifiquement loufoque (de mon point de vue). Ce qui n'enlève en rien le plaisir et l'intérêt de le lire...

[Gwyddon]

Bonjour,

Sans avoir lu l'intégralité de ce sujet, mais uniquement le dernier message, il me semble que l'interprétation proposée dans ledit dernier message est séduisante car elle concilie l'observation et se marie bien avec l'interprétation en intégrale de chemin de la mécanique quantique.

Je vais essayer de contacter Mr Roch pour savoir s'il veut bien passer sur ce forum afin de répondre à vos questions. Je le connais en quelque sorte

[Gwyddon]

Bonjour à tous !

J'ai une petite question qui me turlupine avec cette experience de double-fente :

L'experience de Young montre qu'en envoyant des particules (photons ou electrons) les unes APRES les autres à travers ces fentes on obtient à l'écran une fonction d'onde (franges d'interférences etc...) avec tous les problèmes intellectuels que ça occasionne ! jusque là tout vas bien.....
Alors voici ma question : y a-t-il un intervalle de temps maximum entre chaque envois de particule pour obtenir cette fonction d'onde ? expliqué autrement : j'envoies un photon aujourd'hui....je ne touche pas à mon dispositif...et demain je balance à nouveau un photon....etc etc pendant plusieurs jours.....est-ce que j'obtiendrai au final sur l'écran une fonction d'onde ?? ou alors mes particules se comporteront (enfin) normalement comme des éléments ponctuels ?.

Merci de vos réponses !

Je remonte cette question, qui me paraît très pertinente

[mtheory]

Bonjour,

Sans avoir lu l'intégralité de ce sujet, mais uniquement le dernier message, il me semble que l'interprétation proposée dans ledit dernier message est séduisante car elle concilie l'observation et se marie bien avec l'interprétation en intégrale de chemin de la mécanique quantique.

Je vais essayer de contacter Mr Roch pour savoir s'il veut bien passer sur ce forum afin de répondre à vos questions. Je le connais en quelque sorte

oui ça serait super ! En fait j'hésitais a te le demander !

[mtheory]

Aussi, nous sommes tombés d'accord aussi pour dire qu'il s'agit très probablement de l'opinion même des auteurs?

Je pense aussi que Roch et ses collègues ont ce genre d'opinions, ils n'ont pas l'air de suivre Wheeler jusqu'au bout !
Qui a raison, difficile à dire, en tout cas pour moi. J'ai quand même l'impression que l'expérience donne vraiment les conclusions que Wheeler a mises en avant (sauf sa vue extrême du role de la conscience), mais comme je l'ai dis plus bas, je ne suis pas un expert des interprétations de la MQ.

Mais tout cela laisse à penser.

[mtheory]

Je remonte cette question, qui me paraît très pertinente

L'expérience a eut lieu au début du XX ième siecle avec une lampe et un verre peu transparent, je crois que ça a duré plusieurs mois ! Donc probablement il y avait pas beaucoup de photon passant le verre pour interférer sur une plaque photographique par jour !

[mtheory]

Je pense aussi que Roch et ses collègues ont ce genre d'opinions, ils n'ont pas l'air de suivre Wheeler jusqu'au bout !
Qui a raison, difficile à dire, en tout cas pour moi. J'ai quand même l'impression que l'expérience donne vraiment les conclusions que Wheeler a mises en avant (sauf sa vue extrême du role de la conscience), mais comme je l'ai dis plus bas, je ne suis pas un expert des interprétations de la MQ.

Mais tout cela laisse à penser.

Je crois quand même qu'ils suivent Wheeler assez loin bien que de façon prudente.La fin de l'article c'est quand même:


"Our realization of Wheeler’s delayed choice GedankenExperiment demonstrates beyond any doubt that the behavior of the photon in the interferometer depends on the choice of the observable which is measured, even when that choice is made at a position and a time such that it is separated from the entrance of the photon in the interferometer by a space-like interval. In Wheeler’s words,since no signal traveling at a velocity less than that of light can connect these two events, “we have a strange inversion of the normal order of time. We, now, by moving the mirror in or out have an unavoidable effect on what we have a right to say about the already past history of that photon” (7). Once more, we find that Nature behaves in agreement with the predictions of Quantum Mechanics even in surprising situations where a tension with Relativity seems to appear"

[Gwyddon]

L'expérience a eut lieu au début du XX ième siecle avec une lampe et un verre peu transparent, je crois que ça a duré plusieurs mois ! Donc probablement il y avait pas beaucoup de photon passant le verre pour interférer sur une plaque photographique par jour !

Ok merci pour la précision. Je ne m'étais jamais réellement posé la question, mais je la trouvais intéressante

oui ça serait super ! En fait j'hésitais a te le demander !

Je l'ai invité par mail à venir ici. J'espère qu'il répondra positivement

Au pire, demain j'ai soutenance de projet dans les parages (un projet hydro-optique ) donc si je le vois, je lui en reparle directement

[Gwyddon]

Au passage, pour en revenir à l'interprétation "paths intégral" : on pourrait dire que le choix de notre mesure (écran ou télescope) modifie localement le poids statistique de tel chemin plutôt que tel autre, selon la mesure adoptée ; ainsi, on oublie le problème de back-time, et on est en accord avec la mécanique quantique, qu'en pensez-vous ?

Ceci est mon idée lumineuse du soir

[invite73192618]

Je crois quand même qu'ils suivent Wheeler assez loin bien que de façon prudente.

Ca se discute puisque la phrase commence par "In Wheeler’s words". Je crois surtout qu'ils ne disent rien sur l'interprétation... mais peut-être que grâce à Gwyddon je serais détrompé.

Dans le fond ce qui me choque le plus n'est pas le comportement des photons, mais la multiplicité des interprétations mutuellement contradictoires autorisée par les prédictions expérimentales de la MQ. Est-ce qu'il existe une seule expérience pouvant départager entre les grandes interprétations?

[mtheory]

Au passage, pour en revenir à l'interprétation "paths intégral" : on pourrait dire que le choix de notre mesure (écran ou télescope) modifie localement le poids statistique de tel chemin plutôt que tel autre, selon la mesure adoptée ; ainsi, on oublie le problème de back-time, et on est en accord avec la mécanique quantique, qu'en pensez-vous ?

Je suis plus que sûr que Wheeler pense en terme d'intégral de chemin je rappelle qu'il était le directeur de thèse d'un certain Richard au moment où le Richard en question a eut l'idée. De plus avec Misner et DeWitt c'est le papa de la cosmologie quantique avec intégrale de chemin. Et justement, il a eut l'idée du choix retardé en liaison avec la MQ en cosmologie!

Je crois aussi que ça dit effectivement qu'il faut sommer sur des chemins globaux d'espace-temps et qu'on a affaire à un processus intégral et pas avec évolution hamiltonienne différentielle. Si tu prends l'interprétation de l'espace de Minkowsi au sérieux il n'existe qu'un bloc d'événement où le future est déjà écrit et le passé existe toujours. C'est très proche de la formulation avec principe de moindre action qui somme sur des trajectoires globales ! Pas étonnant que le formalisme lagrangien soit si puisant pour la TQC relativiste !

Ce que je veux dire c'est qu'au contraire l'interprétation intégrale de chemin te conduit directement au côté dingue de l'affaire !

[Gwyddon]

Ahma, je suis bien content

Mais je suis loin, très très très loin, de connaître suffisamment la mécanique quantique pour aller au delà pour l'instant.

[begue]

Bonsoir,

Les couleurs ne sont que l’interprétation par notre cerveau de la réception la lumière visible par nos yeux.
La chaleur n’est que l’interprétation par notre cerveau de la réception la lumière infrarouge par notre peau.
Les couleurs, la chaleur n’existe pas en tant que telles. Il en est sûrement de même pour l’odeur, la saveur.
La durée du temps dépend aussi d’une interprétation par notre cerveau.
( Une minute plaisir est plus courte qu’une minute de tress. )

Sur ces points notre cerveau nous leurre, nous trahit…

Par extrapolation peut-on dire qu’il en est de même sur toute la vision, le ressenti que nous avons de la ‘ réalité’ physique macroscopique qui nous entoure ?

La mécanique quantique caractérise-t-elle cette trahison ?

Merci.

[Gwyddon]

Les couleurs, la chaleur n’existe pas en tant que telles.

Si si, vous avez sauté à la conclusion sans lien logique, il y a une petite faille (mais si importante !) dans votre raisonnement. La couleur en tant que longueur d'onde existe parfaitement.

La durée du temps dépend aussi d’une interprétation par notre cerveau.

Mouais, non. Une horloge atomique n'a pas vraiment de cerveau

Après ceci dit je ne parle pas de la conscience du temps ici.

[Gwyddon]

Bonsoir,

Demain je rencontre un des acteurs principaux de l'expérience, donc si vous avez des questions que vous souhaitez lui poser, c'est le moment de poster ici

Une réponse à certaines de vos questions arrivera sous peu

[invite73192618]

Est-ce qu'il existe une expérience pouvant départager entre les grandes interprétations possibles de cette expérience (many world, temps à rebrousse poil, conscience créatrice du monde, etc...)?

[mtheory]

Bonsoir,

Demain je rencontre un des acteurs principaux de l'expérience, donc si vous avez des questions que vous souhaitez lui poser, c'est le moment de poster ici

Une réponse à certaines de vos questions arrivera sous peu

Il t'a répondu par mail hier soir ?

[bigarreau]

bonjour,
désolé mais je rame sur cette experience...
si on fait passer un electron et qu'on choisit de lever l'ecran on aurra un point, c-à-d l'electron est passé par un trou, et on aurrait vu la meme chose en choisissant un telescope, donc l'observateur ne determine rien du tout...quelque chose m'echape, merci de m'aider à comprendre.

[mtheory]

bonjour,
désolé mais je rame sur cette experience...
si on fait passer un electron et qu'on choisit de lever l'ecran on aurra un point, c-à-d l'electron est passé par un trou, et on aurrait vu la meme chose en choisissant un telescope, donc l'observateur ne determine rien du tout...quelque chose m'echape, merci de m'aider à comprendre.

Bonjour ,

Non, une figure d'interférence sur un écran avec un photon (ou un électron) ne donne pas d'observation de la sortie de la fente. Alors qu'avec un télescope (l'équivalent pour un électron je sais pas si ça existe mais ça devrait) fournit une image où l'on voit la lumière sortant par une fente. On détermine donc bien une trajectoire.

[Gwyddon]

Je vais en discuter avec Vincent Jacques aujourd'hui, et je verrai ensuite si je peux publier la réponse de JF Roch.

A priori ça devrait passer

En tout cas, je peux vous dire que de voir les réactions suscitées lui a fait plaisir

[mtheory]

J'extrais le passage clé du papier de Linde:

"A good starting point for our brief discussion of consciousness is quantum cosmology,the theory that tries to unify cosmology and quantum mechanics.
If quantum mechanics is universally correct, then one may try to apply it to the universe in order to find its wave function. This would allow us find out which
events are probable and which are not. However, it often leads to paradoxes. For example, the essence of the Wheeler-DeWitt equation (DeWitt, 1967), which is theSchrödinger equation for the wave function of the universe, is that this wave function does not depend on time, since the total Hamiltonian of the universe, including the Hamiltonian of the gravitational field, vanishes identically. This result was obtained
in 1967 by Bryce DeWitt. Therefore if one would wish to describe the evolution of the universe with the help of its wave function, one would be in trouble: The universe as a whole does not change in time.

The resolution of this paradox suggested by Bryce DeWitt is rather instructive (DeWitt, 1967). The notion of evolution is not applicable to the universe as a whole since there is no external observer with respect to the universe, and there is no external clock that does not belong to the universe. However, we do not actually
ask why the universe as a whole is evolving. We are just trying to understand our own experimental data. Thus, a more precisely formulated question is why do we see the universe evolving in time in a given way.

In order to answer this question one should first divide the universe into two main pieces: i) an observer with his
clock and other measuring devices and ii) the rest of the universe. Then it can be shown that the wave function of the rest of the universe does depend on the state
of the clock of the observer, i.e. on his ‘time’. This time dependence in some sense is ‘objective’: the results obtained by different (macroscopic) observers living in
the same quantum state of the universe and using suficiently good (macroscopic) measuring apparatus agree with each other.
Thus we see that without introducing an observer, we have a dead universe, which does not evolve in time. This example demonstrates an unusually important
role played by the concept of an observer in quantum cosmology. John Wheeler underscored the complexity of the situation, replacing the word observer by the
word participant, and introducing such terms as a ‘self-observing universe’.
Most of the time, when discussing quantum cosmology, one can remain entirely within the bounds set by purely physical categories, regarding an observer simply
as an automaton, and not dealing with questions of whether he/she/it has consciousness or feels anything during the process of observation. This limitation is
harmless for many practical purposes. But we cannot rule out the possibility that carefully avoiding the concept of consciousness in quantum cosmology may lead to an artificial narrowing of our outlook."

[Gwyddon]

Alors qu'avec un télescope (l'équivalent pour un électron je sais pas si ça existe mais ça devrait) fournit une image où l'on voit la lumière sortant par une fente. On détermine donc bien une trajectoire.

Un détecteur à effet photoélec non ?

[mtheory]

Let us remember an example from the history of science that may be rather instructive in this respect. Prior to the invention of the general theory of relativity,
space, time, and matter seemed to be three fundamentally different entities. Space was thought to be a kind of three-dimensional coordinate grid which, when supplemented by clocks, could be used to describe the motion of matter. Space-time possessed no intrinsic degrees of freedom, it played secondary role as a tool for the description of the truly substantial material world.
The general theory of relativity brought with it a decisive change in this point of view. Space-time and matter were found to be interdependent, and there was no longer any question which one of the two is more fundamental. Space-time was also found to have its own inherent degrees of freedom, associated with perturbations of the metric – gravitational waves. Thus, space can exist and change with time in the absence of electrons, protons, photons, etc.; in other words, in the absence of anything that had previously (i.e., prior to general relativity) been called matter.
Of course, one can simply extend the notion of matter, because, after all, gravitons (the quanta of the gravitational field) are real particles living in our universe. On the other hand, the introduction of the gravitons provides us, at best, with a tool for an approximate (perturbative) description of the fluctuating geometry of spacetime.
This is completely opposite to the previous idea that space-time is only a tool for the description of matter.
A more recent trend, finally, has been toward a unified geometric theory of all fundamental interactions, including gravitation. Prior to the end of the 1970’s, such a program seemed unrealizable; rigorous theorems were proven on the impossibility of unifying spatial symmetries with the internal symmetries of elementary particle theory. Fortunately, these theorems were sidestepped after the discovery of supersymmetry and supergravity. In these theories, matter fields and space-time became unified within the general concept of superspace.
Now let us turn to consciousness. The standard assumption is that consciousness, just like space-time before the invention of general relativity, plays a secondary,subservient role, being just a function of matter and a tool for the description of the truly existing material world. But let us remember that our knowledge of the world begins not with matter but with perceptions. I know for sure that my pain exists, my ‘green’ exists, and my ‘sweet’ exists. I do not need any proof of their existence, because these events are a part of me; everything else is a theory. Later we find out that our perceptions obey some laws, which can be most conveniently formulated if we assume that there is some underlying reality beyond our perceptions. This model of material world obeying laws of physics is so successful that soon we forget about our starting point and say that matter is the only reality, and perceptions are nothing but a useful tool for the description of matter. This assumption is almost as natural (and maybe as false) as our previous assumption that space is only a mathematical tool for the description of matter. We are substituting reality

[mtheory]

of our feelings by the successfully working theory of an independently existing material world. And the theory is so successful that we almost never think about its possible limitations. Guided by the analogy with the gradual change of the concept of space-time, we would like to take a certain risk and formulate several questions to which we do not yet have the answers (Linde, 1990a; Page, 2002):
Is it possible that consciousness, like space-time, has its own intrinsic degrees of freedom, and that neglecting these will lead to a description of the universe that is fundamentally incomplete? What if our perceptions are as real (or maybe, in a certain sense, are even more real) than material objects? What if my red, my blue,
my pain, are really existing objects, not merely reflections of the really existing material world? Is it possible to introduce a ‘space of elements of consciousness,’ and investigate a possibility that consciousness may exist by itself, even in the absence of matter, just like gravitational waves, excitations of space, may exist inthe absence of protons and electrons?
Note, that the gravitational waves usually are so small and interact with matter so weakly that we did not find any of them as yet. However, their existence is absolutely crucial for the consistency of our theory, as well as for our understanding of certain astronomical data. Could it be that consciousness is an equally important part of the consistent picture of our world, despite the fact that so far one could safely ignore it in the description of the well studied physical processes? Will it not turn out, with the further development of science, that the study of the universe and the study of consciousness are inseparably linked, and that ultimate progress in the one will be impossible without progress in the other?

Instead of discussing these issues here any further, we will return back to a more solid ground and concentrate on the consequences of eternal inflation and the multiverse theory that do not depend on the details of their interpretation. As an example, we will discuss here two questions that for a long time were considered too complicated and metaphysical. We will see that the concept of the multiverse will allow us to propose possible answers to these questions.

[mtheory]

Quelques précisions!

Ce texte de Linde est très provocateur même si prudent malgré tout. Il s'interroge comme Wheeler mais tout ça est très spéculatif et il faut bien comprendre que l'expérience de Cachan n'est en RIEN une démonstration de ces spéculations !

Elle porte déjà suffisamment en elle même de potentiel sur le terrain strictement scientifique sur la mécanique quantique pour qu'on ne dérive pas sur des spéculations métaphysiques au mauvais sens du terme.

Je crois quand même que ça donne une mesure de la porté de ce que la science moderne peut nous donner sur le monde .

[mtheory]

Un détecteur à effet photoélec non ?

Et donc ?

[mtheory]

Je vais en discuter avec Vincent Jacques aujourd'hui, et je verrai ensuite si je peux publier la réponse de JF Roch.

A priori ça devrait passer

En tout cas, je peux vous dire que de voir les réactions suscitées lui a fait plaisir

[Gwyddon]

C'est juste que tu te demandes comment détecter la trajectoire de l'électron, je pensais à un détecteur photo élec non ?