Mécanique quantique et echelle espace temps ?

[invite80e51f37]

Bonjour,
Je m'intéresse à la physique quantique mais comme beaucoup de personnes j'ai du mal à appréhender les phénomènes quantiques qui sont observés depuis quelques années.
Néanmoins, ne serait-il pas possible d'expliquer ces phénomènes par des phénomènes d'ordre temporel ?
Tout ne serait alors qu'une question d'échelle espace/temps avec pour frontière la décohérence quantique.
Plus précisément, se pourrait-il que les observations probabilistes de la mécanique quantique d'une particule élémentaire ne soit en fait que l'observation d'un état futur encore non déterminé de cette particule ?
Autrement dit lorsque nous observons une intrication ou une superposition d'un état quantique à partir de notre échelle espace/temps, nous voyons le futur en devenir de cette particule dans le monde quantique. Ce qui pourrait expliquer pourquoi nous ne pouvons avoir que des probabilités sur la position ou l'état des différentes particules que nous pouvons observées....

Ce raisonnement n'est qu'une intuition...
Mais qu'en pensez-vous ?
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[invite9cd736bc]

Plus précisément, se pourrait-il que les observations probabilistes de la mécanique quantique d'une particule élémentaire ne soit en fait que l'observation d'un état futur encore non déterminé de cette particule ?
Autrement dit lorsque nous observons une intrication ou une superposition d'un état quantique à partir de notre échelle espace/temps, nous voyons le futur en devenir de cette particule dans le monde quantique. Ce qui pourrait expliquer pourquoi nous ne pouvons avoir que des probabilités sur la position ou l'état des différentes particules que nous pouvons observées....

Ce ne sont pas des "observations probabilistes", mais des probabilités qui résultent de séries de mesures effectuées sur des micro-états.
Les intrications ne sont jamais observées directement, et c'est justement la spécificité de la physique quantique.
Les opérations de mesure, détruisent les états des superpositions ou d'intrication.Ces états ne sont jamais observés directement, car l'observation, provoque la réduction du paquet d'ondes.
Il va sans dire, que tant qu'un micro-état est à l'état ondulatoire, il est indéterminé. C'est un truisme que de dire, qu'il s'agit d'un futur potentiel non déterminé. Ce qui est le cas également pour la réalité classique, qui est également un futur en gestation.
De plus votre raisonnement inverse la cause et l'effet.

Si je schématise votre raisonnement sous forme de syllogisme cela donne :

Le futur est indéterminé.
Or les états quantiques le sont aussi,
Donc les états quantiques sont des éléments du futur en gestation, et donc sont indéterminés...

Or la réalité est tout autre :
Les états quantiques sont indéterminés, de même que la réalité qui en émerge ce qui rend le futur indéterminé.

La méconnaissance du futur est un effet...L'indétermination quantique une des causes de cette méconnaissance.

[mr green genes]

Or la réalité est tout autre :
Les états quantiques sont indéterminés, de même que la réalité qui en émerge ce qui rend le futur indéterminé.

La méconnaissance du futur est un effet...L'indétermination quantique une des causes de cette méconnaissance.

Encore une fois, la méconnaissance du futur "classique" n'est pas due à l'indétermination quantique, elle peut être due aux modèles de prévisions que ne sont pas assez précis (ex : météo) ou bien à la méconnaissance des conditions initiales (ex : prévision d'un état ultérieur du système solaire (en plus du problème des N corps)). Ou alors peut-être dans des cas bien particuliers, mais en général, l'incertitude du monde quantique n'a pas vraiment d'impact direct sur l'évolution d'un système macroscopique.... enfin il me semble, à confirmer par quelqu'un de compétent ^^

[invite80e51f37]

Or la réalité est tout autre :
Les états quantiques sont indéterminés, de même que la réalité qui en émerge ce qui rend le futur indéterminé.

La méconnaissance du futur est un effet...L'indétermination quantique une des causes de cette méconnaissance.

Dignata, je vous remercie d'avoir corrigé cette inversion dans mon raisonnement entre la cause et l'effet.

Ce qui est le cas également pour la réalité classique, qui est également un futur en gestation

Par contre, je ne pense pas que l'on puisse comparer la non détermination des évènements dans la réalité classique et celle que nous tentons d'observer dans le "monde quantique". En effet, dans la réalité classique, il me semble que certains éléments sont déterminés (du moins pendant un certain temps) alors que dans le monde quantique rien ne semble déterminé...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite80e51f37]

Ou alors peut-être dans des cas bien particuliers, mais en général, l'incertitude du monde quantique n'a pas vraiment d'impact direct sur l'évolution d'un système macroscopique.... enfin il me semble, à confirmer par quelqu'un de compétent ^^

Je suis en parti d'accord, Mr Green Genes, car pour observer l'influence d'un état quantique sur un système macroscopique (bien au-delà de la décohérence quantique), je suppose qu'il faudrait avoir les probabilités de l'état quantique d'un très grand nombres de particules en un temps très court, ce qui est irréalisable actuellement...

[invite9cd736bc]

J

e suis en parti d'accord, Mr Green Genes, car pour observer l'influence d'un état quantique sur un système macroscopique (bien au-delà de la décohérence quantique), je suppose qu'il faudrait avoir les probabilités de l'état quantique d'un très grand nombres de particules en un temps très court, ce qui est irréalisable actuellement...

Pourtant, si l'on se réfère à la théorie de la décohérence, le monde classique émerge statistiquement du monde quantique.
Le fait que l'on puisse modéliser classiquement les phénomènes, n'est pas un argument qui s'y oppose.
Comme le suggère les histoires multiples de Feynman, à chaque instant, le monde quantique offre de milliers d'histoires possibles, celle qui est sélectionnée obéit au principe de moindre actions. J'imagine que cette moindre action coïncide avec celui de consistence logique, que l'on observer à l'échelle classique...le monde n'est pas chaotique. Le résultat à chaque instant de la décohérence quantique, c'est notre réalité classique...

[mr green genes]

Peut-être, mais toujours est-t-il que ça n'a rien à voir avec le fait que ce n'est pas ça qui nous empêche de prévoir l'état d'un système macroscopique à un instant ultérieur.

[invite9cd736bc]

Peut-être, mais toujours est-t-il que ça n'a rien à voir avec le fait que ce n'est pas ça qui nous empêche de prévoir l'état d'un système macroscopique à un instant ultérieur.

Qu'est-ce qui nous empêche de prévoir l'état d'un système macroscopique à un instant ultérieur ?
Prenons l'exemple d'un dés qu'on lance...Peut-on prévoir sa trajectoire ? Au moment où le dés va toucher la table de jeu, il va absorber une certaine énergie sous forme de photons. Cette énergie, va déformer le dés, et impacter sa trajectoire. De même lors des rebonds suivants. Non seulement la trajectoire du dés, dépend fortement des conditions initiales, mais également des propriétés quantiques de la matière. Les propriétés quantiques, interviennent donc dans le fait qu'il est impossible de prévoir la trajectoire future du dés.

[mr green genes]

Qu'est-ce qui nous empêche de prévoir l'état d'un système macroscopique à un instant ultérieur ?
Prenons l'exemple d'un dés qu'on lance...Peut-on prévoir sa trajectoire ? Au moment où le dés va toucher la table de jeu, il va absorber une certaine énergie sous forme de photons. Cette énergie, va déformer le dés, et impacter sa trajectoire. De même lors des rebonds suivants. Non seulement la trajectoire du dés, dépend fortement des conditions initiales, mais également des propriétés quantiques de la matière. Les propriétés quantiques, interviennent donc dans le fait qu'il est impossible de prévoir la trajectoire future du dés.

tu as besoin de faire intervenir l'énergie des photons où je sais pas quoi pour expliquer qu'on ne sait pas prévoir quels chiffres vont sortir les dés ?
Un jet de dés est en réalité purement déterministe, et si on ne peut pas prévoir le résultat c'est juste qu'il y a énormément de paramètres à prendre en compte (vitesse initiale des dés, rotations et mouvements des dés, imperfections de la surface des dés, du sol etc... et j'en passe) et c'est cette complexité qui rend le jet de dés imprévisible.

Après je peux me tromper, peut-être que le caractère probabiliste du monde quantique a un impact sur la trajectoire du dé (mais sans doute dans une très très très faible mesure) mais toujours est-il qu'il y a une différence fondamentale entre le "hasard" quantique et le "hasard" des dés, qu'il faut garder en tête.

[invite9cd736bc]

Effectivement il ne s'agit pas de dire, qu'il s'agit d'un dés "quantique",mais de dire que la hasard déterministe, repose sur les propriétés quantiques de la matière. Les transferts de chaleur, les réactions chimiques, etc...reposent sur ces mêmes aspects. Ces propriétés quantiques rendent le monde infiniment complexe aux échelles classiques.

[mr green genes]

Heu, non c'est faux, nul besoin de faire intervenir les propriétés quantique de la matière pour expliquer le "hasard" du jet de dés.

Imagine que le monde quantique soit en réalité purement déterministe; exit les superpositions d'états, les fonctions d'ondes etc... imagine que les particules aiient en réalité bien une position, une vitesse, etc bien définies, bref, plus de hasard dans le monde quantique mais uniquement du déterminisme, penses-tu qu'à ce moment-là on serait capable de prévoir le résultat d'un jet de dés ?

[invite9cd736bc]

Si tu veux dire qu'une modélisation classique est suffisante pour générer du hasard, je dis ok, c'est une chose qui est bien expliquée en théorie du chaos, avec l'existence du chaos déterministe. Mais le fait que l'on sache générer du chaos à l'aide d'équations déterministes ne signifie pas que tout phénomène chaotique de la nature se constitue par ce biais là. La réalité intègre tous les paramètres, y compris les paramètres quantiques.C'est comme si on disait qu'à des vitesses faibles, la relativité d'Einstein n'intervenait pas, pourtant elle reste valable, à toutes les vitesses, même si son effet aux vitesses faibles est très petit. En toute rigueur il y a des effets relativistes lorsque j'accélère avec ma voiture...Même si les équations de Newton permettent d'obtenir une précision bien suffisante.

[invite7863222222222]

L'indétermination quantique une des causes de cette méconnaissance.

La physique ignore certaines causes puisque ses théories sont fondées sur des postulats.

la hasard déterministe, repose sur les propriétés quantiques de la matière

C'est faux, mais ca serait une perte de temps que d'argumenter davantage pour une proposition qui a été affirmé évidemment, avec si peu de convictions.

[invite9cd736bc]

Sans doute, ne faut-il pas confondre, la réalité et son modèle .Le hasard n'est pas plus "quantique", qu'il n'est "classique". Il peut-être modélisé de manière quantique ou de manière classique, selon le type de phénomène étudié, et le but poursuivit...

[invite7863222222222]

Sans doute, ne faut-il pas confondre, la réalité et son modèle

Hé bien appliquez donc vos propres conseils...

[invitefd754499]

Bonjour,

Sans doute, ne faut-il pas confondre, la réalité et son modèle .Le hasard n'est pas plus "quantique", qu'il n'est "classique". Il peut-être modélisé de manière quantique ou de manière classique, selon le type de phénomène étudié, et le but poursuivit...

Effectivement. Mais il saurait trop simpliste de considérer que tout évènement considéré comme dû au hasard à l'échelle macrosopique découle de l'incertitude quantique.

Cordialement,

Edit : Y aurait-il eu un croisement ?

[invite7863222222222]

Plus précisément, se pourrait-il que les observations probabilistes de la mécanique quantique d'une particule élémentaire ne soit en fait que l'observation d'un état futur encore non déterminé de cette particule ?

Difficile à dire, mais ce à quoi vous faites allusion ressemble davantage à l'indéterminisme imposé par la relativité par la considération pratique suivant laquelle toute information ne se transmet qu'à vitesse finie C.

Mais il saurait trop simpliste de considérer que tout évènement considéré comme dû au hasard à l'échelle macrosopique découle de l'incertitude quantique.

Je dirais même plus, la théorie du chaos présente habituellement d'autres causes pour la méconnaissance des conditions initiales que celles de la mécanique quantique.

[invite9cd736bc]

Par contre, je ne pense pas que l'on puisse comparer la non détermination des évènements dans la réalité classique et celle que nous tentons d'observer dans le "monde quantique". En effet, dans la réalité classique, il me semble que certains éléments sont déterminés (du moins pendant un certain temps) alors que dans le monde quantique rien ne semble déterminé...

1 - La non-détermination quantique provient de la complémentarité onde-corpuscule et des problèmes de mesure qui en découlent.


2 - Aux échelles classiques l'indétermination peut provenir d'une impossibilité de prendre en compte l'ensemble de paramètres, ce qui revient à un autre problème relatif à la mesure.

3 - Cela peut provenir de la forte sensibilité aux conditions initiales, d'un régime chaotique dont on ne peut mesurer les conditions initiales avec suffisamment de précisions.

4 - Cela peut provenir de la nature imparfaite du modèle utilisé bien-sûr.

Ce qui se résume au problème de la mesure, et à celui du modèle...

Y en a t-il d'autres ?

[Gawel]

Bonjour,

Je me permets juste de revenir sur ce passage :

Prenons l'exemple d'un dés qu'on lance...Peut-on prévoir sa trajectoire ? Au moment où le dés va toucher la table de jeu, il va absorber une certaine énergie sous forme de photons. Cette énergie, va déformer le dés, et impacter sa trajectoire. De même lors des rebonds suivants. Non seulement la trajectoire du dés, dépend fortement des conditions initiales, mais également des propriétés quantiques de la matière.

Admettons... je suis d'accord

Les propriétés quantiques, interviennent donc dans le fait qu'il est impossible de prévoir la trajectoire future du dés.

Par contre, là je ne le suis pas.

Pourtant, ces deux extraits se suivent dans ta démarche, et je ne comprends pas comment, à partir des constats du premier extrait, tu arrives à la conclusion du deuxième extrait...

Comme tu l'as dit, la trajectoire d'un dés dépend des conditions de mise en mouvement, et des conditions de modification du mouvement.

Les paramètres de mise en mouvement :
La vitesse initiale (linéaire et angulaire)
L'accélération initiale (linéaire et angulaire)
et pour la trajectoire, la position initiale (linéaire et angulaire)

Les paramètres de modification du mouvement :
Les positions et caractéristiques des objets venant interférer avec la trajectoire initiale (par choc physique ou autres, magnétique, etc..)
Dans le cas du dé, il faut établir tout ce qui peut interférer avec la trajectoire : frottement de l'air, choc avec la table.
puis traiter chaque interférence :
frottement de l'air implique des caractéristiques de l'air, l'état de surface du dé, la position du dé dans l'espace suivant sa trajectoire (il tourne sur lui-même ou pas, sa vitesse, etc...)
choc avec la table implique des caractéristiques mécaniques, matériau du dé, matériau de la table, états de surface, taux de déformation (non exhaustif)

Là où je veux en venir, c'est que la TOTALITE de ces conditions sont techniquement simulables en laboratoire. Et il est techniquement possible de calculer la position finale d'un dé à partir des conditions de lancé, et des caractéristiques entrant en jeu (qu'elles soient quantiques ou non...)

Bien entendu, plus on prendra de paramètres en compte, plus la simulation sera complexe, mais plus le résultat sera précis.


De nombreux phénomènes considérés comme "hasardeux" ont ainsi pu être simulés...
Je pense en particulier au ricochet sur l'eau, au premier coup sur un billard, aux aller-retour d'un yoyo, etc...
Comme ça a été dit, on considère ces phénomènes comme hasardeux pour la simple raison qu'ils sont très complexes aux vues des paramètres intervenant... Mais ce n'est pas pour autant du hasard... car si on prend en compte TOUS ces paramètres, alors on peut imaginer deux cassages au billard, deux lancés de dé... identiques


Et donc à partir des mêmes constats que tu fais dans le premier extrait, j'arriverais à l'exact contraire au niveau de la conclusion du deuxième extrait : oui, à partir de tous ces paramètres, on peut prévoir la trajectoire du dé !

[invite7863222222222]

1 - La non-détermination quantique provient de la complémentarité onde-corpuscule et des problèmes de mesure qui en découlent.


2 - Aux échelles classiques l'indétermination peut provenir d'une impossibilité de prendre en compte l'ensemble de paramètres, ce qui revient à un autre problème relatif à la mesure.

3 - Cela peut provenir de la forte sensibilité aux conditions initiales, d'un régime chaotique dont on ne peut mesurer les conditions initiales avec suffisamment de précisions.

4 - Cela peut provenir de la nature imparfaite du modèle utilisé bien-sûr.

Ce qui se résume au problème de la mesure, et à celui du modèle...

Y en a t-il d'autres ?

On a l'habitude non pas de parler d'indétermination, mais d'indéterminisme dans le cadre de la physique quantique et plutôt d'imprédictabilité pour les systèmes très sensibles aux conditions initiales.

[invite9cd736bc]

Et donc à partir des mêmes constats que tu fais dans le premier extrait, j'arriverais à l'exact contraire au niveau de la conclusion du deuxième extrait : oui, à partir de tous ces paramètres, on peut prévoir la trajectoire du dés !

Je nourris quelques doute à ce sujet.
S'il s'agit de dire qu'il est possible de simuler par informatique un lancer de dés et de simuler, un résultat par la modélisation informatique..sans doute.
Mais prévoir le résultat d'un lancer de dés, en conditions réelles selon, des conditions expérimentales maitrisées, me semble déjà moins assuré.
Quand à prévoir le résultat d'un lancer de dés, dans des conditions non-maitrisées, cela relève de l'impossibilité, pour les raisons déjà invoquées...

[invite986312212]

le dé est construit en polycarbonate, il contient donc de l'oxygène et donc une petite proportion d'isotopes instables. Un certain nombre de ces atomes sont susceptibles de se désintégrer durant le vol du dé, modifiant sa masse. Si les désintégrations sont essentiellement aléatoires, la trajectoire le sera. Si les désintégrations sont déterministes (même si on n'en connaît pas actuellement la loi) l'argument ne tient pas. <j'hésite à insérer un smiley ici...>

[invite7863222222222]

S'il s'agit de dire qu'il est possible de simuler par informatique un lancer de dés et de simuler, un résultat par la modélisation informatique..sans doute.

On peut dire que les théories physiques se réduisent bien à des programmes informatiques optimisés (au contraire de leur mode d'élaboration) fournissant donc des prévisions puisqu'on doit être capable de confronter des "simulations" à nos observations.

On voit donc de manière épistémologique qu'il n'est pas nécessaire de se poser de la question de "qu'est-ce que le réel ?", qu'on retrouve dans votre démarche suivante :

Mais prévoir le résultat d'un lancer de dés, en conditions réelles selon, des conditions expérimentales maitrisées, me semble déjà moins assuré.

Cette démarche concerne soit l'élaboration de nouvelles théories, soit la métaphysique, dans les deux cas on est hors charte...

[invite9cd736bc]

On voit donc de manière épistémologique qu'il n'est pas nécessaire de se poser de la question métaphysique de "qu'est-ce que le réel ?", qu'on retrouve dans votre démarche suivante :

Rien compris...C'est trop métaphysique pour moi.

le dé est construit en polycarbonate, il contient donc de l'oxygène et donc une petite proportion d'isotopes instables. Un certain nombre de ces atomes sont susceptibles de se désintégrer durant le vol du dé, modifiant sa masse. Si les désintégrations sont essentiellement aléatoires, la trajectoire le sera. Si les désintégrations sont déterministes (même si on n'en connaît pas actuellement la loi) l'argument ne tient pas. <j'hésite à insérer un smiley ici...>

On garde quand même un chance sur 6 de tomber sur le bon résultat...

[invite7863222222222]

Rien compris...C'est trop métaphysique pour moi.

Qu'avez vous pas compris ? Une théorie scientifique n'est que des postulats "simulables" permettant d'obtenir des résultats que l'on confronte à nos observations.

Qu'y-a-t-il de métaphysique là dedans ? Qu'est ce qui vous dérange dans cette démarche ?

[Gawel]

Si les désintégrations sont essentiellement aléatoires, la trajectoire le sera. Si les désintégrations sont déterministes (même si on n'en connaît pas actuellement la loi) l'argument ne tient pas.

c'est en particulier ce qui fait la différence entre un phénomène aléatoire et un phénomène complexe.

Dans le cas présent, si la désintégration d'atome pose problème, c'est uniquement parce qu'on ne connait pas les règles qui le régissent, mais pas parce que ces désintégrations sont aléatoires.
(Si un jour, on arrive à prouver que ces désintégrations sont aléatoires, alors on pourra conclure qu'à cause de ce paramètre incontrôlable, la trajectoire d'un dé ne peut être qu'aléatoire. En attendant, on ne peut seulement dire qu'elle est complexe.)

Pour le reste, rien d'autre à ajouter que ce qu'à pu dire jreeman, il faut définir ce qu'on appelle "conditions réelles"
ps : ne pas oublier que lors d'une simulation, le but est de reproduire au plus juste possible, des conditions "réelles", ou plutôt des conditions "naturelles".
Si toutes les conditions réelles sont respectées (utopique, mais admettons) alors, on peut parler de simulation réelle... et on a aucune raison de remettre en cause l'écart entre le phénomène expérimental et le phénomène naturel... mais comme dit, on est sur du sémantique là...

[invite8ef897e4]

Dans le cas présent, si la désintégration d'atome pose problème, c'est uniquement parce qu'on ne connait pas les règles qui le régissent, mais pas parce que ces désintégrations sont aléatoires.

Ce point de vue est assez peu conventionel. Ce n'est pas le point de vue qui est enseigne a l'ecole (Bohr). La seule facon de soutenir cette interpretation de la mecanique quantique, c'est d'avoir recourt aux variables cachees. Donc faire des choses du style de Broglie-Bohm avec potentiel quantique non-local. Ca marche techniquement pour faire de la mecanique avec des boules de billards, en revanche il n'y a rien qui soit satisfaisant pour les theories de jauge.

Un point de vue que je crois etre beaucoup plus orthodoxe, c'est de dire que l'aleatoire quantique va au-dela du chaos classique. On prend un electron et un positron exactement dans le meme etat initial, leur collision donne une liste d'etats finaux possibles avec diverses probabilites.

[invite9cd736bc]

Un point de vue que je crois etre beaucoup plus orthodoxe, c'est de dire que l'aleatoire quantique va au-dela du chaos classique. On prend un electron et un positron exactement dans le meme etat initial, leur collision donne une liste d'etats finaux possibles avec diverses probabilites.

Qu'est-ce que tu entends pas "va au-delà" ? Comment décrirais-tu le lien existant entre l'aléatoire quantique et le chaos classique ? Que l'aléatoire quantique est potentiellement présent de manière sous-jacente ? Et qu'à un certains niveau les phénomènes quantiques impactent les conditions classiques ?

[invite7863222222222]

On prend un electron et un positron exactement dans le meme etat initial, leur collision donne une liste d'etats finaux possibles avec diverses probabilites.

Peut-on parler d'état final possible sans parler de la mesure ? Cette formulation passe sous silence le fait qu'on ne peut pas parler d'état sans évoquer la notion de la mesure qui a à ma connaissance seulement une définition expérimentale, mais qu'on ne peut pas simuler et donc prédire.

Donc il me semble plus juste de dire que les probabilités expriment notre manque de connaissance (et donc qu'elles sont liées au modèle et non à la réalité) notamment sur le concept de mesure que comme témoignage d'une réalité profonde.

Les deux positions se valent et ne sont peut-être pas contradictoire, la différence étant éventuellement que sur la formulation (insistant sur des points différents).

[invitebd2b1648]

... que comme témoignage d'une réalité profonde.

Salut jreeman !

La MQ est une théorie complète, si l'on considère le fait qu'il n'existe pas de variables cachées locales ou non, alors les probabilités sont une caractéristique fondamentale de la nature !

Cordialement,