Une théorie scientifique peut-elle intégrer ses brisures de symétrie ?

[sunyata]

Bonjour,

L'idéal de la physique serait si j'ai bien compris de découvrir une théorie qui unifierait toutes les forces de la nature.
A ce sujet , je me pose la question suivante :
Une même théorie scientifique peut-elle intégrer dans sa puissance descriptive des brisures de symétrie ?

Un bon exemple me semble-être la brisure de symétrie en physique quantique : Cette théorie prédit les probabilités d'obtenir tel ou tel résultat pour une mesure, mais on est jamais parvenu
à expliquer pourquoi la mesure effective donnait un résultat plutôt qu'un autre. La théorie formalise l'existence d'une fonction d'onde qui semble s'effondrer lors de la mesure.
Einstein affirmait qu'il devait exister des paramètres cachés qui déterminent le résultat effectif des mesures, mais après des décennies de recherche on est pas parvenu à trouver quels sont ces paramètres cachés.

La question que je me pose au fond est :

N'est-ce pas au final normal qu'une théorie ne puisse décrire les brisures de symétrie, car si elle le faisait ce serait comme tenter d'inclure une chose et son contraire dans un même formalisme.
Selon l'idée que je me fais de cette question aucune théorie ne devrait pouvoir prédire ses brisures de symétrie.
Par exemple la théorie de la force faible permet de calculer la probabilité de désintégration d'une particule, mais ne peut prédire à quel moment cette désintégration va avoir lieu.

La brisure de symétrie m'apparaît comme un élément contingent extérieur à la théorie elle-même.

Auriez-vous des exemples qui contredisent cette idée ? Est-elle fondée ?

Cordialement
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[invite8015abdc]

Bonjour,
Je propose de lire ceci dans un premier temps:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Brisure_de_sym%C3%A9trie
car je pense que ce qu'est une brisure de symétrie n'est pas comprise comme il faut.

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement (forcément avec ma tartine) avec Art137 qui a relevé la même confusion : c'est ce que je décrit au début.

Attentions aux confusions.

Le fait d'obtenir tel ou tel résultat lors d'une mesure où il y a un ensemble de résultats possibles n'est pas ce qu'on appelle habituellement les symétries et leur brisures. Même si clairement on peut sans doute le voir un peu comme ça (mais voir plus bas).

Ce qu'on appelle normalement symétries c'est le fait que les équations soient invariantes sous certaines transformations dites de symétries (elles forment un groupe au sens mathématique). Et les brisures de symétrie peuvent être explicites (équations non invariantes) ou spontanées (cas typique du flambage, de l'orientation du moment magnétique dans la transition ferromagnétique, de l'orientation des cristaux dans la solidification, etc.). Ces symétries peuvent être géométriques ou internes / discrètes (comme la parité) ou continues (comme les translations). Quand on parle de brisure spontanée on parle essentiellement des symétries internes continues : U(1) pour le champ électromagnétique, SU(2) pour l'interaction faible et SU(3) pour l'interaction forte (et même P(4) pour la gravitation). Bon, on connait le succès fabuleux que cette approche a donné et là où on coince actuellement Passons à ce dont tu parles.

Il est sans doute abusif de parler de symétrie ici. Par exemple, pour la durée de vie d'une particule que tu cites. L'amplitude (ou la probabilité) de désintégration est une courbe exponentielle décroissante. Elle ne manifeste aucune symétrie !

Il serait donc plus juste de parler du problème des états états définis : états superposés (manipulés et prédits par la théorie, par exemple l'état superposé : "désintégré au temps t1" + "désintégré au temps t2" etc...) et le fait que la mesure donne des résultats définis (la particule s'est désintégrée à un moment précis).

Il ne faut donc pas parler de brisure de symétrie mais plutôt des résultats définis. Et la question que tu poses doit alors être reformulée comme :
"Une même théorie scientifique peut-elle intégrer, dans sa puissance descriptive, les résultats définis" ?

Et la réponse est oui ! C'est en fait un problème d'interprétation de la mécanique quantique.... et de théorie. Ce dernier point est lié au fait qu'on observe les résultats définis dans certaines bases d'états (par exemple une chaise est observée à un endroit précis : la base position, la particule se désintègre à un instant précis, etc...). C'est le problème des bases privilégiées (dans la théorie on a un espace d'états qui est vectoriel et toutes les bases sont physiquement et mathématiquement équivalentes : mais ce n'est pas ce qu'on observe !!!!) La solution a été donnée par la théorie de la décohérence (qui n'est en fait que la théorie de la mécanique quantique appliquée à des systèmes plongés dans un environnement macroscopique), les bases privilégiées étant en particulier liées aux interactions (la plus courante à l'échelle macro étant l'interaction électromagnétique qui varie justement avec la position, en 1/r²) et leur intensité (dans un atome, la base privilégiée est souvent la base énergie car l'énergie pour passer d'une orbitale à l'autre est grande v.s. l'énergie normalement disponible).

Reste l'aspect valeurs définies (dans la base privilégiée). Et là c'est les interprétations.
Ainsi si l'on choisit l'interprétation instrumentale ou l'interprétation de Copenhague ou le transactionnel, alors on renonce volontairement à intégrer les résultats définis dans la théorie.
Mais si on choisit Bohm, les Mondes Multiples ou les états relatifs, alors on intègre les résultats définis dans la théorie. Le caractère aléatoire résulte d'une ignorance (caractère statistique) mais de nature assez particulière (pas comme en physique statistique classique) car elle résulte d'une part d'un fondement logique solide (l'impossibilité d'un système de s'auto-connaitre entièrement, ça se démontre même si je n'ai pas lu la démonstration, ça me semblait évident ) et d'autre part d'une impossibilité d'améliorer cette connaissance (la théorie rend intrinsèquement inaccessible certaines choses, par exemple, si tu constates que la particule s'est désintégrée en t1, tu ne peux pas avoir accès aux autres composantes superposées, que ce soit avec les Mondes Multiples car déconnectés ou par les états relatifs après propagation de l'information et décohérence).

Ce caractère particulier de cette "ignorance" est aussi lié au fait que les interprétations sont non réfutables (par construction, c'est volontaire, on veut expliquer la théorie qui est conforme aux résultats expérimentaux, par la modifier et la rendre incompatible avec les résultats !) et donc d'ailleurs parfois considérées comme non scientifique (on est border line). Ca a même des conséquences sur le caractère probabiliste/déterministe. Selon les choix d'interprétations les probabilités sont objectives ou subjectives.... et c'est non réfutable !!!!

Quant à le qualifier de "extérieur à la théorie", oui, si on considère l'interprétation comme extérieur, non, si on considère qu'elle fait partie de la théorie (qui ne peut se passer d'une interprétation, fut-elle minimale comme l'interprétation instrumentale utilisée dans presque tous les cours sans la nommer comme telle).

Situation très curieuse et inédite dans l'histoire des sciences. Mais ça a le mérite au moins de répondre oui à ta question : cette idée est fondée..... et déjà réalisée. M'enfin, bon, même si tu as un demi-siècle de retard c'est pas mal d'y avoir pensé

[sunyata]

Peut-on qualifier par exemple le passage de l'inerte au vivant de brisure de symétrie par rapport à ce que les lois de la physique ou de la chimie peuvent prédire ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8015abdc]

Si au lieu de poser des questions de cet ordre, poser des questions sur ce qui échappe à la compréhension? du genre: qu'est-ce que l'invariance? C'est nettement plus intéressant et fait tomber une réponse immédiate à la question sur le passage inerte/vivant.
Il y a assez d'ingrédients exposés dans le message de Deedee81 pour être curieux et élaguer, et ce même en laissant le coté quantique...

[Deedee81]

Peut-on qualifier par exemple le passage de l'inerte au vivant de brisure de symétrie par rapport à ce que les lois de la physique ou de la chimie peuvent prédire ?

Ne me fait pas croire que tu as lu les réponses, tout au début, le paragraphe "Il est sans doute abusif de parler de symétrie [...]" répond à cette question (par non).
C'est assez désobligeant et ça me donne l'impression de parler dans le vide.
Si les réponses ne t'intéressent pas, pourquoi tu poses des questions ?
EDIT : je te conseille de lire en détail :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sym%C3%A9trie
Parce que pour parler de brisure de symétrie faudrait déjà savoir ce que signifie "symétrie". Ca ne te parait pas normal ?
Et si je constate dans le prochain message que tu n'as pas lu ou partiellement ou superficiellement, il faudra fermer.

[sunyata]

Il est sans doute abusif de parler de symétrie ici. Par exemple, pour la durée de vie d'une particule que tu cites. L'amplitude (ou la probabilité) de désintégration est une courbe exponentielle décroissante. Elle ne manifeste aucune symétrie !

Bonjour,

Toute lois scientifique est une en soi une symétrie, puisqu'en temps que lois, elle est vraie aujourd'hui et elle le sera demain, donc en temps que lois elle formalise une symétrie par translation dans le temps non ? Lors d'une désintégration, l'énergie est bien conservée. Donc il s'agit bien d'une symétrie.

Il serait donc plus juste de parler du problème des états états définis : états superposés (manipulés et prédits par la théorie, par exemple l'état superposé : "désintégré au temps t1" + "désintégré au temps t2" etc...) et le fait que la mesure donne des résultats définis (la particule s'est désintégrée à un moment précis).

Il ne faut donc pas parler de brisure de symétrie mais plutôt des résultats définis. Et la question que tu poses doit alors être reformulée comme :
"Une même théorie scientifique peut-elle intégrer, dans sa puissance descriptive, les résultats définis" ?

Et la réponse est oui ! C'est en fait un problème d'interprétation de la mécanique quantique.... et de théorie. Ce dernier point est lié au fait qu'on observe les résultats définis dans certaines bases d'états (par exemple une chaise est observée à un endroit précis : la base position, la particule se désintègre à un instant précis, etc...). C'est le problème des bases privilégiées (dans la théorie on a un espace d'états qui est vectoriel et toutes les bases sont physiquement et mathématiquement équivalentes : mais ce n'est pas ce qu'on observe !!!!) La solution a été donnée par la théorie de la décohérence (qui n'est en fait que la théorie de la mécanique quantique appliquée à des systèmes plongés dans un environnement macroscopique), les bases privilégiées étant en particulier liées aux interactions (la plus courante à l'échelle macro étant l'interaction électromagnétique qui varie justement avec la position, en 1/r²) et leur intensité (dans un atome, la base privilégiée est souvent la base énergie car l'énergie pour passer d'une orbitale à l'autre est grande v.s. l'énergie normalement disponible).

Reste l'aspect valeurs définies (dans la base privilégiée). Et là c'est les interprétations.
Ainsi si l'on choisit l'interprétation instrumentale ou l'interprétation de Copenhague ou le transactionnel, alors on renonce volontairement à intégrer les résultats définis dans la théorie.
Mais si on choisit Bohm, les Mondes Multiples ou les états relatifs, alors on intègre les résultats définis dans la théorie. Le caractère aléatoire résulte d'une ignorance (caractère statistique) mais de nature assez particulière (pas comme en physique statistique classique) car elle résulte d'une part d'un fondement logique solide (l'impossibilité d'un système de s'auto-connaitre entièrement, ça se démontre même si je n'ai pas lu la démonstration, ça me semblait évident ) et d'autre part d'une impossibilité d'améliorer cette connaissance (la théorie rend intrinsèquement inaccessible certaines choses, par exemple, si tu constates que la particule s'est désintégrée en t1, tu ne peux pas avoir accès aux autres composantes superposées, que ce soit avec les Mondes Multiples car déconnectés ou par les états relatifs après propagation de l'information et décohérence).

Ce caractère particulier de cette "ignorance" est aussi lié au fait que les interprétations sont non réfutables (par construction, c'est volontaire, on veut expliquer la théorie qui est conforme aux résultats expérimentaux, par la modifier et la rendre incompatible avec les résultats !) et donc d'ailleurs parfois considérées comme non scientifique (on est border line). Ca a même des conséquences sur le caractère probabiliste/déterministe. Selon les choix d'interprétations les probabilités sont objectives ou subjectives.... et c'est non réfutable !!!!

Quant à le qualifier de "extérieur à la théorie", oui, si on considère l'interprétation comme extérieur, non, si on considère qu'elle fait partie de la théorie (qui ne peut se passer d'une interprétation, fut-elle minimale comme l'interprétation instrumentale utilisée dans presque tous les cours sans la nommer comme telle).

Il me semble que tu noies le poisson avec tes "résultats définis" et ta références aux diverses interprétations, d'abord parce-ce-que les diverses interprétations auxquelles tu fais référence n'apportent pas plus d'information sur le résultat des mesures que l'interprétation de Copenhague.
L'interprétation de Bhom revient au final à une pétition de principe, elle fournit un habillage déterministe sans pouvoir prédire le résultat d'une mesure. Un gros effort cosmétique qui n'apporte rien de nouveau, hormis une satisfaction épistémologique ( On a sauvé le déterminisme...)
On peut dire la même chose de la décohérence : Cela ne permet pas d'extraire de l'expérience quantique plus d'information sur le résultat de la mesure.
Des variables non-locales supposées qui restent cachées...

Mais sur le fond on se retrouve bien face à une brisure de symétrie par rapport à l'information que la théorie peut fournir.
Le résultat d'une mesure quantique est une brisure de symétrie par rapport à son équation d'onde.

Cordialement

[sunyata]

Si au lieu de poser des questions de cet ordre, poser des questions sur ce qui échappe à la compréhension? du genre: qu'est-ce que l'invariance? C'est nettement plus intéressant et fait tomber une réponse immédiate à la question sur le passage inerte/vivant.
Il y a assez d'ingrédients exposés dans le message de Deedee81 pour être curieux et élaguer, et ce même en laissant le coté quantique...

Selon le théorème de Noether : L'invariant est la lois de conservation associée à l'existence d'une symétrie :

Par exemple : La symétrie par translation dans le temps est associée à la conservation de l'énergie.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Théorè...her_(physique)

[sunyata]

Peut-on qualifier par exemple le passage de l'inerte au vivant de brisure de symétrie par rapport à ce que les lois de la physique ou de la chimie peuvent prédire ?

Pour le phénomène vivant j'ai trouvé ça...

Le phénomène vivant présente une brisure de symétrie par rapport aux lois de la physique et de la chimie et à ce qu'elles peuvent prédire :

L'homo-chiralité.

Une analyse poussée des molécules obtenues dans l'expérience de Miller montre que l'on obtient un mélange racémique de molécules (autant de formes droites que de gauches), alors que l'on sait depuis le milieu du xix^e siècle (notamment avec des travaux de Pasteur en 1847) que les acides aminés et les glucides simples naturels n'existent pratiquement que sous une de leurs deux formes énantiomères : la forme L pour les premiers et la forme D pour les seconds. On parle d'homochiralité du vivant.
Se pose alors la question de l'origine de cette asymétrie.

[Deedee81]

Toute lois scientifique est une en soi une symétrie [...]

J'avais pourtant prévenu, ou bien tu n'as pas lu, ou bien tu as survolé, ou bien tu n'en tiens aucune compte et c'est une violation du point 6 de la charte. Pour éviter de plonger plus profondément dans le "je raconte n'importe quoi" (je n'essaierai pas de deviner la motivation à un tel comportement), je ferme.

En plus là franchement tu manques de respect, c'est même insultant :
(et la prochaine fois je n'hésiterai pas à mettre une sanction, merci de faire attention)

Il me semble que tu noies le poisson [...]

[Deedee81]

Message explicatif intéressant, je l'ajoute donc.

Merci Art137

Selon le théorème de Noether

Lequel?
Sinon, invoquer Noether c'est bien, mais comprendre est mieux, par exemple:

Toute lois scientifique est une en soi une symétrie, puisqu'en temps que lois, elle est vraie aujourd'hui et elle le sera demain, donc en temps que lois elle formalise une symétrie par translation dans le temps non ? Lors d'une désintégration, l'énergie est bien conservée. Donc il s'agit bien d'une symétrie

On peut avoir une brisure spontanée même si les "lois" dictant le système sont invariantes sous la symétrie, bien que le système observé ne l'est pas. Et quand le système n'est pas décrit par un Lagrangien?
Répondre à ces questions (je ne dis pas que ce sont les meilleures questions a poser) permettra déjà de savoir où en est la compréhension. Sinon, cela va partir dans tous les sens et avec comme effet une lisibilité déplorable, donc rien a en tirer, et autant en rester là.