L'expérience des fentes de Young

[papy-alain]

Bonjour à tous.
Tout le monde connait cette expérience.
Ce qui fonctionne avec les photons fonctionne aussi avec les électrons, mais aussi avec des molécules et même avec de très grosses molécules. L'expérience a été réalisée avec une molécule comprenant près de 2.000 atomes. Et même dans ce cas, les bandes d'interférence sont bien visibles.
Mais dans mon esprit, une molécule de cette taille s'apparente pratiquement à un objet.
Dés lors, où se trouve la frontière entre physique quantique et physique classique ?
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[Deedee81]

Salut,

Dés lors, où se trouve la frontière entre physique quantique et physique classique ?

Il n'y en a pas

Il existe un passage à la physique classique (mais qui est loin d'être trivial, c'est même assez compliqué) :
- pour des masses importantes la constante de Planck devient négligeable
- pour des longueurs d'ondes petites, on est dans l'approximation géométrique des ondes => trajectoires de type balistique
- pour de grand nombre on a des effets de moyennes => physique statistique et passage à des comportements macroscopiques (du type thermodynamique mais pas que)
- la décohérence est plus rapide pour un gros truc (pour une poussière c'est même si rapide que c'est impossible à mesurer)
et quelques autres trucs importants du style

Mais toutes ces limites sont "floues". Il n'y a pas de changement brutal de comportement.

Cela peut être une difficulté. Dans le monde atomique on fait du calcul quantique, no stress. Dans le monde macroscopique on fait du calcul classique, no stress. Mais .... entre les deux ? Dans le nanoscopique on doit souvent l'aborder par du calcul quantique soit avec des approximations soit du numérique (ou les deux). Avec la puissance des bécanes c'est devenue abordable. Mais juste un peu plus gros, parfois appelé mésoscopique, les calculs peuvent être totalement inabordable en quantique et le classique inapproprié. Donc on est (pour le moment) condamné à des approches grossières. Mais évidemment on progresse.

Une anecdote : un jour des physiciens/ingénieurs étudient une structure nanoscopique (semi-conducteur) inabordable par calcul à la main. Un "puits quantique" si ma mémoire est bonne.
Un spécialiste développe un calcul numérique.
Tout fier il vient présenter le résultat.
Et les physiciens : bon, ok, l'ordinateur a compris. Maintenant, on aimerait bien comprendre nous aussi.


Bon, depuis cette anecdote peut-être apocryphe, on a fait aussi des progrès (résultats plus détaillés, explications, courbes, images de visualisation). Grâce aussi à la puissance des bécanes mais pas que (faut des physiciens, des ingénieurs, des informaticiens et beaucoup de talent et d'huile de coude)

[papy-alain]

Merci de cette réponse, Deedee.
Je reviens sur un aspect de l'expérience.
Lorsqu'on tire une particule à la fois vers les fentes (disons des électrons, pour simplifier) et qu'on installe un détecteur pour voir par quelle fente il passe, alors son comportement change. Il se comporte dés lors comme une particule et non plus comme une onde, et les franges d'interférence n'apparaissent plus. Or, cette détection implique une interaction avec la particule observée. Peut on dés lors affirmer que la frontière entre physique quantique et physique classique dépend, justement, des interactions subies ou non par chaque particule ?

[Deedee81]

Salut,

Or, cette détection implique une interaction avec la particule observée. Peut on dés lors affirmer que la frontière entre physique quantique et physique classique dépend, justement, des interactions subies ou non par chaque particule ?

C'est un peu réducteur (*) mais il y a de ça.

Mais pas que :

(*) Prenons un exemple : un atome (pas l'hydrogène), plusieurs électrons occupent les orbitales. Via leur champ électrostatique (à la Schrödinger) ou via des photons virtuels (à la sauce théorie quantique des champs), ces électrons sont en perpétuelle interactions. Cela induit d'ailleurs des différences dans les niveaux d'énergie (structure "basique" sans interaction, structure fine, structure hyperfine et même effet Lamb effet purement de théorie des champs dû à l'interaction avec les fluctuations du vide). Or cet atome ne présente jamais d'aspects classiques.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Structure_fine (et autres liens : hyperfine, lamb, corrections diverses et variées)

Deuxième exemple. Tu as un atome et un de ses électrons est extrêmement excité (on parle d'atome de Rydberg). Cet électron orbite très loin, il peut former un petit paquet d'onde peu dispersif qui tourne comme un corpuscule classique, tombe de manière (presque) continue en spirale en émettant un rayonnement (presque) continu. Exactement comme un corpuscule classique chargé en rotation. Cet électron se comporte comme un objet classique et les équations de Maxwell décrivent très bien son comportement et pourtant on n'interagit pas avec lui !!!! (c'est juste la conséquence que les équations quantiques tendent vers les équations classiques (**) dans certaines circonstances, ici le nombre quantique très grand => grande distance, h quasi négligeable...) Et dès qu'il atteint des orbitales plus basse il retrouve un comportement quantique (le paquet d'onde se disperse très vite donnant des orbitales habituelles)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Atome_de_Rydberg

Dans le cas de Young (et bien d'autre cas), il y a interaction avec mesure précise (on sait par où passe l'électron) et chaîne de mesure macroscopique (=> décohérence et tout ça).
D'ailleurs (c'est bien décrit dans le cours de Feynman où il déduit les bases de la MQ avec Young) si tu utilises des photons pour voir par où passe l'électron, si la longueur d'onde est un peu trop grande, le "flash" est flou, tu vois mal par où est passé l'électron et les franges d'interférence sont altérées mais sont toujours là !!!! Ondes/corpuscules jamais séparés, toujours mains dans la main et aussi bien pour l'électron que le photon (ce qui ne simplifie pas la physique !!!!).

Donc c'est souvent beaucoup plus compliqué qu'on ne pourrait croire.

Il ne faut pas (c'est mon avis, peut-être pas entièrement partagé, ça c'est à vérifier ) voir le monde classique comme à part et séparé du monde quantique. Le monde classique est le monde quantique, mais simplifié, un cas limite, avec (comme toute limite) un passage progressif de l'un à l'autre et (là pas toujours mais ici oui) un lien extrêmement complexe (faut pas s'étonner quand on passe du milliardième de mètre au mètre, un milliard de fois plus grand, peut s'en passer des choses !!!! ). Les interactions jouent un rôle, important, mais nii plus ni moins que plusieurs autres aspects. Dire que la limite classique dépend des interactions est aussi vrai et incorrect que dire qu'une maison tient debout grâce aux chambranles des portes et fenêtres

(**) Là où on le voit bien c'est quand on prend la bonne vieille théorie de Schrödinger et qu'on écrit l'équation d'évolution des grandeurs physiques (observable) dans le point de vue de Heisenberg (***). L'équation ressemble comme deux goutes d'eau à l'équation classique correspondante écrite avec des crochets de Poisson (au lieu des crochets de commutateurs). C'est un peu technique (mais pas si monstrueux que ça) et on voit bien cette limite là entre les équations quantiques et classiques.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Repr%C..._de_Heisenberg
https://fr.wikipedia.org/wiki/Crochet_de_Poisson
(là pour le coup c'est fort technique, doit y avoir moyen de trouver des liens donnant juste les équations correspondants)
EDIT trouvé, https://img.over-blog-kiwi.com/0/96/...df_poisson.png https://media.cheggcdn.com/media%2F6...FphpDAxVgI.png
et on voit la forte ressemblance entre la fin de 2.47 et l'autre

(***) "picture" en anglais, souvent traduit par représentation => beeeeek, le mot représentation a une autre signification et là bonjour, es confusions, je préfère "point de vue"

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Donc c'est souvent beaucoup plus compliqué qu'on ne pourrait croire.

Oui, ça c'est le moins que l'on puisse dire.

Un tout grand merci pour ton dévouement habituel et tes réponses élaborées. Mais même si, comme tu le dis, le monde classique n'est jamais qu'un monde quantique simplifié, la compréhension de ce qu'il s'y passe est tout de même ardue, car échappant à notre sens commun. Par exemple, la notion de superposition quantique a de quoi me rendre fou. Mais c'est un autre débat. Encore un grand merci, en tout cas.

[Deedee81]

la compréhension de ce qu'il s'y passe est tout de même ardue, car échappant à notre sens commun.

Ca complique évidemment les choses. Ceci dit, même dans le classique, les espaces courbes à 4 dimensions avec métrique lorentzienne c'est pas mal non plus. Et même l'électromagnétisme (j'ai beau regarder, j'ai jamais vu de potentiel vecteur Le champ électrique ou magnétique, je peux le visualiser avec de la limaille, et les assimiler aux forces électrostatiques et magnétiques, ce que faisait Faraday, mais le potentiel vecteur ou le scalaire, non).

En réalité ce qui complique les choses c'est :
- l'incroyable variété des phénomènes physiques (il y en a des centaines)
- la théorie simple à la base mais qui devient vite très complexe pour des cas concrets avec des mathématiques pas piquées des vers.
(même résoudre les cas simple comme oscillateur quantique, atome d'hydrogène, avec les polynômes de Legendre, Lagrange, Laguerre, etc.... gassssp)

Par exemple, la notion de superposition quantique a de quoi me rendre fou.

Meuuuuh non, pense au principe de superposition pour les ondes (classiques). C'est la même chose en réalité (avec des trucs en plus pour le quantique, mais le principe en lui-même, c'est le même).

Ici :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_superposition

(on le trouve partout, mais là c'est pas très technique et en plus appliqué à plusieurs trucs, y compris l'électricité classique)

[JPL]

Merci de cette réponse, Deedee.
Je reviens sur un aspect de l'expérience.
Lorsqu'on tire une particule à la fois vers les fentes (disons des électrons, pour simplifier) et qu'on installe un détecteur pour voir par quelle fente il passe, alors son comportement change. Il se comporte dés lors comme une particule et non plus comme une onde, et les franges d'interférence n'apparaissent plus. Or, cette détection implique une interaction avec la particule observée. Peut on dés lors affirmer que la frontière entre physique quantique et physique classique dépend, justement, des interactions subies ou non par chaque particule ?

Euh ? Si l’on place à une certaine distance des fentes une cible constituée d’une matrice de petites cellules capables de compter et de totaliser les électrons, au premier électron « tiré » une cellule compte 1, puis au deuxième une autre cellule compte 1, etc. puis certaines cellules vont compter 2, puis 3... et si on attend assez longtemps on constatera que les cellules qui ont compté le plus d’électrons dessineront des franges d’interférence.

[papy-alain]

Euh ? Si l’on place à une certaine distance des fentes une cible constituée d’une matrice de petites cellules capables de compter et de totaliser les électrons, au premier électron « tiré » une cellule compte 1, puis au deuxième une autre cellule compte 1, etc. puis certaines cellules vont compter 2, puis 3... et si on attend assez longtemps on constatera que les cellules qui ont compté le plus d’électrons dessineront des franges d’interférence.

Oui, mais ça, c'est une détection à l'arrivée, et il est donc normal d'y observer les franges. Ce n'est pas la même chose qu'un détecteur placé au niveau des fentes.

[Garion]

Moi ce qui m’intéresse, c'est de savoir quels détecteurs ont été utilisés et comment, et avec quelles particules pour affirmer que la présence d'un détecteur empêche la formation de franges de manière générale.

[Garion]

J'ai pu lire qu'on testait le passage des électrons avec un photon et que cela provoquait l'effondrement de la fonction d'onde.
Mais avec d'autres méthodes de détection, que se passerait-il ?
Par exemple, mesure du champs électromagnétique modifié par le passage d'électron, mesure de la gravité provoqué par un passage d'une molécule de fulrène.
Je comprend bien que l'on n'a pas les moyens techniques pour faire ces mesures, mais si c'était le cas, y'a t'il quelque chose qui pousse à dire qu'on n'obtiendrait pas des franges ?
Merci d'avance.

[Deedee81]

Salut,

Mais avec d'autres méthodes de détection, que se passerait-il ?

La même chose si c'est assez précis.

mais si c'était le cas, y'a t'il quelque chose qui pousse à dire qu'on n'obtiendrait pas des franges ?

Oui, la mécanique quantique.

Sais-tu qu'on peut même détecter la présence d'un objet (ou un électron ou autre) sans interagir avec lui. C'est les mesures sans interaction comme :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Contra...%A9_(physique)
ou mieux :
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0508102
(expérience beaucoup plus efficace et qui a réellement été réalisée)

C'est aussi une bizarrerie quantique.

Et si l'on détectait par où passe l'électron (dans Young) avec un tel dispositif, même sans toucher à l'électron, on aurait aussi une réduction !!!! (d'après la MQ)

A ma connaissance l'expérience n'a jamais été réalisée. C'est pas facile à faire mais ce n'est pas inabordable.

[oxycryo]

c'est juste la conséquence que les équations quantiques tendent vers les équations classiques (**) dans certaines circonstances, ici le nombre quantique très grand => grande distance, h quasi négligeable...) Et dès qu'il atteint des orbitales plus basse il retrouve un comportement quantique (le paquet d'onde se disperse très vite donnant des orbitales habituelles

tient, ça j'en avait jamais entendu parler sur FS de ce mécanisme ludique où l'on peut faire varier h, jusqu'à ce que celui-ci deviennent si petit, que l'on fasse surface dans l'apparence du macro-monde.
c'est fort intéressant.
et ça me fait penser à la loi des grands nombre... avec le caractère indéterminé des états probabilistes sur de petite échelles.. et avec un grand nombre de tirage, la structure de l'objet réel finie par devenir...
soit si l'on prend un dés à jouer, l'on obtiendra un nombre de tirage équivalent pour chaque face du dés. mais pas pour un cube de sucre, et encore moins pour une règle en fer de notre enfance, de 15cm de long et 0.5cm de section...
le grand nombre de tirage trahira la structure logique de l'objet (nombre de face, et probabilité de sortie pour chacune)

ça as du sens, avec ce que tu dis à propos de l'atome de rydberg, où mon intuition doit cette-fois ci encore, en rester là
a+

[Deedee81]

Salut,

et ça me fait penser à la loi des grands nombre...

Ca joue. J'ai parlé de la physique statistique et ça c'est clairement lié à la loi des grands nombres.

ça as du sens, avec ce que tu dis à propos de l'atome de rydberg, où mon intuition doit cette-fois ci encore, en rester là

Non parce que dans un atome de Rydberg on a bien un nombre quantique n élevé, mais pas un grand nombre de particules. L'effet ici est dû au fait que pour n grand les niveaux d'énergie sont archi serrés, quasiment continus. C'est vrai pour le potentiel coulombien (donc les atomes) mais ce n'est pas nécessairement vrai pour d'autres choses (pour un puits quantiques plus resserrés, idéalement carré, il n'y a qu'un nombre fini d'états liés qui ne sont pas du tout serrés, ce n'est que si on prend un potentiel profond et extrêmement large, presque macroscopique, que les états se resserrent)

[Garion]

Salut,

La même chose si c'est assez précis.

Oui, la mécanique quantique.

Sais-tu qu'on peut même détecter la présence d'un objet (ou un électron ou autre) sans interagir avec lui. C'est les mesures sans interaction comme :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Contra...%A9_(physique)
ou mieux :
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0508102
(expérience beaucoup plus efficace et qui a réellement été réalisée)

C'est aussi une bizarrerie quantique.

Et si l'on détectait par où passe l'électron (dans Young) avec un tel dispositif, même sans toucher à l'électron, on aurait aussi une réduction !!!! (d'après la MQ)

A ma connaissance l'expérience n'a jamais été réalisée. C'est pas facile à faire mais ce n'est pas inabordable.

Salut Deedee,

Bon, je sais que la physique quantique est très très solide expérimentalement.
Je sais aussi que la physique Newtonienne a été aussi très solide expérimentalement pendant des décennies avant qu'on ne découvre l'anomalie de mercure entre autre et qu'on finisse par découvrir la relativité générale.
Donc pour moi, une chaque théorie n'est potentiellement qu'une approximation très valable de la théorie précédente. Je pense que je reste avec cette idée dans un raisonnement scientifique.
Je suis donc profondément frustré quand on me répond "C'est la mécanique quantique qui le dit"
J'aimerai plutôt qu'on me donne des expériences qui m'expliquent.

Considérant les méthodes de détection, elles se basent toutes sur l'électromagnétisme (sauf peut-être ton lien Arxiv, mais qui m'est inaccessible au niveau connaissance, si tu pouvais me préciser qu'elle est cette "interaction-free" measurement, ça sera ma question 1, j'avais lu que d'après la physique quantique, la mesure interagissait forcément avec une particule et que c'était une base de cette physique.

Pour l'expérience des fentes de Young, imaginons que nous avons inventé des capteurs gravitationnels très précis.
Par exemple, je place une particule à proximité de chaque fente et je fais l'expérience avec de bonnes grosses particules de Fulrène comme ça a déjà été fait, et je mesure le déplacement de cette particule par gravitation en fonction du passage de cette grosse molécule.
Bien sûr, je sais qu'on n'a pas réunifié les théories de la gravitation et les théories quantique et que je pose donc une question piège, mais y a t'il une réponse expérimentale à cette question d'après ce qu'on connait de la physique ?

Question 2 :
- Le déplacement de la particule correspond à la masse de la molécule de Fulrène des deux cotés ?
- Juste une demi-masse de deux cotés ?
- La masse d'un seul coté ? (et dans ce cas là, avec frange ou pas)
- Autre chose
- ou bien "je ne sais pas, la gravitation n'est pas pris en compte dans la physique quantique" (La réponse "D", Obiwan Kenobi).

Autre chose, ton expérience de contrafactualité est très intéressante, je ne la connaissais pas.
D'abord, est-ce que tu peux me confirmer que l'article est mal rédigé.
On lit d'abord :
"Un photon unique est émis par la Source A. On peut démontrer (et vérifier expérimentalement) que seul le détecteur X enregistre la sortie du photon de ce dispositif. Si on ne considère pas les lois quantiques, les détecteurs X et Y auraient une chance égale de détecter le photon à la sortie du dispositif. Ce phénomène est dû à l’état superposé que prend le photon à la sortie du miroir semi réfléchissant B : |\Photon transmis> + |Photon réfléchi>. Une interférence, du même type que celle de l’expérience des fentes de Young, a alors lieu en E et rend nulle la probabilité que le photon soit détecté en Y."
Alors que le système est parfaitement symétrique. Donc pourquoi X plutôt que Y.
On lit plus tard :
"Modifions ce dispositif pour que C soit maintenant un détecteur de photon, du même type que X ou Y. On constate alors (théoriquement et expérimentalement) les faits suivants :

Soit le photon est détecté par C (probabilité ½)
Soit les détecteurs X et Y ont une chance égale de détecter le photon (probabilité ¼ et ¼)"

Ce que je comprends c'est que la première affirmation supposait déjà que C était un capteur.
J'ai bon ? (Question 3)

Maintenant, j'en arrive à la question cruciale pour moi en physique quantique.
Je n'ai aucun problème à l'accepter en tant que telle, mais j'aimerai trouver une interprétation (comme tant d'autres...).
Je me demande en conséquence, si l'expérience de contrafactualité que tu as cité a été effectuée avec un capteur branché et débranché, c'est à dire que ça mesure mais l'écran qui affiche le résultat de la mesure C est éteint et est-ce que ça change le résultat.
C'est juste pour affiner le rôle de l'observateur dans l'expérience qui est pris en compte pour certains certaines interprétation "Question 4"
Et aussi pour savoir ce qu'on enttend en mécanique quantique par mesure.

Désolé pour ce pavé, mais je connais ta patience, et j'espère que tu auras le temps et l'envie de répondre.
Merci d'avance si tu le peux.

Cordialement.
Garion (Informaticien très cartésien et fan de physique depuis sa plus jeune enfance comme toi mais qui n'a pas autant approfondie )

[Deedee81]

Salut,

Je suis donc profondément frustré quand on me répond "C'est la mécanique quantique qui le dit"
J'aimerai plutôt qu'on me donne des expériences qui m'expliquent.

Ben quand les expériences existent, moi aussi je préfère Mais quand il n'y en a pas pas, ma foi, c'est déjà pas mal de voir ce que dit la théorie.

mais qui m'est inaccessible au niveau connaissance, si tu pouvais me préciser qu'elle est cette "interaction-free" measurement, ça sera ma question 1, j'avais lu que d'après la physique quantique, la mesure interagissait forcément avec une particule et que c'était une base de cette physique.

Regarde le lien précédent, wikipedia, beaucoup plus accessible. L'idée est justement : peut-on savoir si une particule (ou autre) est présente sans la mesurer (en tout cas pas directement). La réponse est oui. Donc il n'y a pas d'interaction. (et l'expérience de pensée amusante avec les bombes à tester qui pètent si on les mesure dans wikipedia). C'est évidemment non classique (en physique classique pour savoir si un objet est là il faut forcément une interaction).

- Le déplacement de la particule correspond à la masse de la molécule de Fulrène des deux cotés ?
- Juste une demi-masse de deux cotés ?
- La masse d'un seul coté ? (et dans ce cas là, avec frange ou pas)
- Autre chose
- ou bien "je ne sais pas, la gravitation n'est pas pris en compte dans la physique quantique" (La réponse "D", Obiwan Kenobi).

En principe (évidemment, pas en pratique, déjà qu'on ne sait pas tester la gravitation provoquée par des objets de moins de 1 cm, et déjà ça c'est assez fantastique). On va avoir le déplacement dû à la masse (entière) du Fullerène d'un des deux cotés (au hasard). C'est la même chose qu'avec une mesure électromagnétique, y a pas de différence (même sans connaitre la gravité quantique (*), bon, en restant un peu prudent, on est au bord de l'inconnu là)

(*) on ne sait même pas si la gravité doit être quantifiée. Mais là pour coup au moins il y a des expériences en cours. Pas facile (ça fait quelques années et pas encore de nouvelle).

Mais normalement ça ne change rien ici car in fine il y a analyse du résultat par un appareil macroscopique, un humain (ou un enregistreur), etc... Il y a décohérence et donc mesure (la mesure ne se résout pas à la décohérence mais elle joue un rôle important).

D'abord, est-ce que tu peux me confirmer que l'article est mal rédigé.

Non, il est bien rédigé (peut-être un peu trop court, éventuellement regarde le wikipedia en anglais, l'article est beaucoup plus complet).

C'est X et pas Y à cause des interférences constructives ou destructives, selon le chemin pris par les photons. Chaque miroir induit une différence de phase de 90°. Et en X on a interférence constructive et en Y destructive. Ce n'est pas si symétrique que ça (compte les rélflexions pour arriver en X ou Y). C'est vrai aussi avec de simples ondes classiques et c'est même le principe de base de l'interféromètre de Mach-Zender.

Evidemment si un objet bloque le passage il n'y a plus d'interférence. C'est même la clef de la mesure sans interaction : l'objet empêche les interférences (y a plus qu'un chemin) et le photon a une chance sur deux de passer par le (seul) chemin disponible sans "toucher" l'obstacle. Là c'est plus classique du tout car on a une combinaisons (disons perverse ) de l'ondulatoire et du corpusculaire (interférence v.s. chemin emprunté par UN photon).

Notons que dans ArXvi le dispositif améliore juste le dispositif (et a été implémenté en réel) en faisant passer les photons de nombreuses fois dans le dispositif (grâce à une méthode astucieuse avec de petits décalages de phase) on atteint des probabilités de "mesure sans interaction" proches de 100%. C'est juste pour ça que cet article est intéressant (surtout la première partie, la partie analyse par l'interprétation transactionnelle n'est pas trop ma tasse de thé).

Ce que je comprends c'est que la première affirmation supposait déjà que C était un capteur. J'ai bon ?

Oui bien sûr

Je me demande en conséquence, si l'expérience de contrafactualité que tu as cité a été effectuée avec un capteur branché et débranché, c'est à dire que ça mesure mais l'écran qui affiche le résultat de la mesure C est éteint et est-ce que ça change le résultat.

Ben oui ça change le résultat : on ne mesure plus rien. C'est drôle comme question. Ou alors j'ai pas du tout compris ta question.

EDIT Aaaaah j'avais pas bien regardé le schéma, ça dépend : C n'est pas un détecteur, c'est un miroir.
Mais si tu y mets un obstacle, l'objet, il fait (ou peut faire) office de détecteur.
Et l'idée est justement de dire "avec on sans l'objet/détecteur en C" et "mesure ou pas mesure en C" (on n'est pas obligé de voir le résultat en C, l'obstacle peut même à la limite être juste une molécule qui bloque le photon)

Désolé pour ce pavé, mais je connais ta patience, et j'espère que tu auras le temps et l'envie de répondre.

Je dois bien t'avouer que j'ai hésité à répondre Pas énervé ou autre mais juste un peu découragé. Bon, je pouvais bien prendre vingt minutes sur le boulot hein

[Garion]

Merci beaucoup pour ta réponse.

[Garion]

Salut,
Ben quand les expériences existent, moi aussi je préfère Mais quand il n'y en a pas pas, ma foi, c'est déjà pas mal de voir ce que dit la théorie.

Bien sûr, la RG et la physique quantique sont pour l'instant inébranlables.
Mais essayer d'imaginer des expériences qui pourraient la mettre en défaut. Est-ce contre-scientifique ?
C'est quand même comme ça qu'à évolué la physique.
Je n'ai évidemment aucune compétence pour la mettre en défaut. Mais certains experts avec des compétences essayent de trouver des moyens de trouver des expériences qui la mettent en défaut en imaginant d'autres théories (cordes, boucles, etc...), on ne peut pas leur reprocher.
Merci en tout cas d'avoir pris du temps sur ton travail pour m'avoir répondu. C'est très appréciable.

[JPL]

Mettre en défaut a un côté un peu péjoratif car elle ne sera pas réfutée, tout comme Newton n’est pas vraiment réfuté, par contre tester ses limites est une chose dont tous les physiciens de ce domaine rêvent. D’accord, je joue un peu sur les mots.

[Garion]

Je me demande en conséquence, si l'expérience de contrafactualité que tu as cité a été effectuée avec un capteur branché et débranché, c'est à dire que ça mesure mais l'écran qui affiche le résultat de la mesure C est éteint et est-ce que ça change le résultat.

Ben oui ça change le résultat : on ne mesure plus rien. C'est drôle comme question. Ou alors j'ai pas du tout compris ta question.

Ça te parait peut-être naturel, mais j'ai l'impression que ça met l'être humain qui observe au centre du problème.
Que l'écran soit débranché ou pas, l'onde/particule ne devrait pas être influencée différemment, donc les franges devraient être les même, non ?
D'ailleurs les bords de l'objet qui sert de fente devraient bouger au passage de la particule.
La mesure, c'est quand quelqu'un regarde où lors que ce que quelque chose se passe.
Ca me fait penser à une maxime qui dit qu'un arbre ne fait du bruit en tombant que lorsqu'il y a quelqu'un qui peut l'entendre.

[Garion]

Mettre en défaut a un côté un peu péjoratif car elle ne sera pas réfutée, tout comme Newton n’est pas vraiment réfuté, par contre tester ses limites est une chose dont tous les physiciens de ce domaine rêvent. D’accord, je joue un peu sur les mots.

Quand je parle de réfuter, j'ai totalement conscience que c'est juste que ça sort du domaine de validité de la théorie.
Newton sert à envoyer des fusées dans tout le système solaire, elle n'est pas prise en défaut à ce niveau, mais elle l'est dés qu'on approche des fortes masses comme l'orbite de Mercure, je le sais.
Elle reste une théorie limité à un domaine de validité, et que la RG a étendu ce domaine de validité tout en donnant les mêmes résultats pour les cas courants.
Ce n'est quand même pas idiot de se dire que la physique quantique est exacte dans le domaine de validité de ce qui est mesurable actuellement, mais que ce ne pourrait plus être le cas dans des cas extrêmes (idem pour la RG qui pourrait être supplanté dans certains car une gravitation quantique). Et peut-être que de nouvelles théories permettront de trancher dans les diverses interprétations.
Parce qu'il faut quand même avouer que le fait qu'un humain branche un écran ou pas change le fait qu'on observe des franges ou pas avec l'expérience de Young, c'est perturbant.

[Deedee81]

Salut,

Mais essayer d'imaginer des expériences qui pourraient la mettre en défaut. Est-ce contre-scientifique ?

Je parlais d'expériences réelles. Car si c'est juste imaginer une expérience, une expérience de pensée, alors tu ne saurais pas la mettre en défaut. Impossible. Car dans ce cas l'expérience de pensée s'analyse en utilisant la théorie elle-même supposée correcte (et la plupart des théories sont démontrées consistantes, c'est le cas de mécanique quantique de base, attention, je ne parle pas de certaines de ses applications, par exemple la théorie quantique des champs axiomatique est consistante mais malheureusement incomplète, et la théorie quantique des champs "habituelle" est inconsistante, on vit juste avec !!!! Mais bon, heureusement, dans cette discussion on n'est pas dans ce domaine).

Une expérience est juste un calcul théorique, de la théorie, considérée comme vraie. Une mise "en image" du calcul.

Quand une expérience de pensée conduit à une contradiction c'est :
- soit que la théorie est inconsistante (exemple : l'application de l'électromagnétisme classique pour calculer l'interaction d'un électron avec son propre champ).
- sot qu'on a fait une erreur, qu'on a mal interprété ou introduit des conditions incompatibles avec l'expérience (*)
(beaucoup de "paradoxe" en relativité sont de ce type)

Pour réfuter il faut mener réellement l'expérience. Et donc c'est pour ça que je disais qu'en l'absence d'expériences (des vraies) on pouvait déjà voir ce que dit la théorie (qu'on discute équations, expériences de pensée ou autre). C'est vrai aussi pour délimiter son domaine de validité. Par exemple, la théorie de Newton s'applique parfaitement à des vitesses et masses énormes..... il faut de vraies expériences pour voir que ça ne colle pas à la réalité.

Ah oui, et la science ne s'est pas faire avec des expériences de pensée mais avec de vraies expériences. Et d'ailleurs si Einstein a quelque peu popularisé les expériences de pensée, il n'a pas élaboré ses travaux à grand coup d'expériences de pensée. Par exemple son prix Nobel c'est pour de vraies expériences, de vrais calculs et de vraies déductions. Sans ça, "deviner" qu'on aurait une pente dans la droite de l'énergie des électrons (en fonction de la fréquence des ultraviolets) de la triode égale à la constante de Planck, c'était tout bonnement impossible. C'est en voyant ça que Einstein a dit "oh ! La lumière est formée de paquets d'énergie" !!! (le mot photon est venu plus tard)

(*) un petit bout d'humour, c'est un cas signalé dans les "'immortal fumbles de Dirk". Un type prétendait réfuter la relativité, et il le faisait par une expérience de pensée commençant par : "supposons que la longueur d'onde ne dépend pas de l'observateur" (c'est même faux en physique classique)
EDIT juste pour fun, ne vous étouffez pas de rire : https://home.deds.nl/~dvdm/dirk/Phys...testProof.html

Que l'écran soit débranché ou pas, l'onde/particule ne devrait pas être influencée différemment, donc les franges devraient être les même, non ?

La mesure en C a pour but de bloquer l'onde/particule !!!!! Donc, forcément que cela a une influence (*). Ce n'est pas juste une mesure pour dire "quelque chose est passé". Je te conseille de bien relire le principe de l'expérience j'ai l'impression que tu mélanges différentes choses.

Peut-être avec le wikipedia anglais plus complet et plus clair :

https://en.wikipedia.org/wiki/Elitzu...an_bomb_tester

(*) plus précisément, on n'est pas obligé de faire une mesure mais si on l'a fait, c'est qu'on a bloqué (dans cette expérience, bien sûr)

[Deedee81]

Bon, je veux pas trop t'embrouiller, donc je le sépare du messages précédent, mais tu auras noté que les articles parlent de contrafactualité.

C'est important à noter car ça peut être une source d'erreur dans l'analyse d'expérience de pensée.

La contrafactualité c'est dire "si je faisais cette expérience X, je sais que j'obtiendrais Y, et donc j'en déduit Z". Puis c'est tenir compte de la déduction Z même si on n'a pas fait l'expérience. Mine de rien en physique classique et même dans la vie courante ou fait souvent ce genre de déduction contrafactuelle : "il pleut, si je sors sans protection je vais être mouillé, donc je prend mon parapluie" (alors qu'on n'est pas sorti sans parapluie évidemment). C'est même d'une grande banalité. EDIT C'est même tellement banal qu'on le fait tout le temps sans s'en rendre compte. (*)

Or il se fait, que les raisonnements contrafactuels en mécanique quantique sont souvent.... erronés. Ce qui peut être extrêmement troublant. Un exemple assez simple, presque trivial (mais il y a des cas bien plus vicieux, j'en avais vu sur le site internet de Cramer, je crois que le site n'est plus disponible, mais je les ai repris dans mon propre cours, je pourrais te donner les vidéos par MP). Soit une particule, le principe d'incertitude dit que la particule ne peut pas avoir un position précise et en même temps une vitesse précise. Si je mesurais sa position, je trouverais une position précise. Je ne la mesure pas, mais je mesure sa vitesse : et donc j'ai une position et une vitesse précise. (bien entendu la raison pour laquelle c'est faux est évidente, mais comme je l'ai dit il y a des cas bien plus tordus (*), le cas de l'expérience d'Afshar par exemple a fait couler beaucoup d'encre !!!!)

(*) et c'est justement c'est banalité associée aux cas quantiques un peu tortueux qui fait qu'on commet vite l'erreur.

[Garion]

Merci pour ces précisions, effectivement, je n'avais pas compris l'expérience, après de nombreuses relectures, je pense avoir compris le concept et mon erreur.
Merci encore.

[Garion]

Comme je le disais, je pense que j'ai réussi à comprendre l'expérience maintenant.
Et du coup, j'ai une question de débutant.
Si j'ai bien compris, si le photon passe à travers le premier miroir semi-réfléchissant, une interférence fait qu'il sera réfléchit par le second.
Et s'il est réfléchit par le premier miroir, alors, l'interférence fera qu'il passera à travers du 2nd.
Alors, autant pour l'expérience des fentes de Young, j'imagine bien les interférences annuler (ou limiter) la probabilité de détection du photon.
Autant, avec des miroirs semi-réfléchissants, j'ai du mal à visualiser la chose.
Si je devais visualiser ça avec des vagues sur de l'eau, comme on le fait avec les fentes, ça voudrait dire qu'un miroir semi-fléchissant si on est réfléchit ou qu'on passe à travers, inverse les vagues ?
Il y a un moyen de visualiser la chose mentalement ? Ou bien, je dois m'en tenir à la théorie et l'observation qui disent ça, sans espoir de visualisation ?

Merci d'avance.

[Garion]

Je me suis mal exprimé, au premier miroir semi-réfléchissant, l'onde passe des deux cotés à la fois, mais dans une direction, elle est inversée par le miroir semi-réfléchissant ?
En fait mon problème, c'est en quoi un miroir semi-réfléchissant joue sur l'onde ?

[Garion]

J'ai eu beau lire le cantique des quantiques quand j'étais au lycée, je n'arrive toujours pas à avoir une visualisation complète de la physique quantique.
Alors qu'à la même époque, j'ai lu le livre d'Einstein sur la relativité générale sans trop de difficultés et surtout en ayant une assez bonne visualisation mentale de sa complexité (aucun problème pour visualiser le paradoxe des jumeaux, le problème du train et de son hangar plus petit que lui, etc...), il suffit d'imaginer un espace observé qui s'incline dans l'espace-temps avec la vitesse et des règles différentes de la géométrie euclidienne.

[Ernum]

Salut,

...
Alors qu'à la même époque, j'ai lu le livre d'Einstein sur la relativité générale sans trop de difficultés et surtout en ayant une assez bonne visualisation mentale de sa complexité (aucun problème pour visualiser le paradoxe des jumeaux, le problème du train et de son hangar plus petit que lui, etc...), ...

moi aussi, je l'ai dévoré ce bouquin, sauf qu'il ne s'agit que de relativité restreinte dans ce que tu décris.

[Ernum]

Mais, il est vrai qu'avec la mécanique quantique on saute encore un cran (déjà qu'avec la relativité, c'est pas piqué des hannetons niveau prédictions foldingues), il faut prendre les phénomènes comme ils sont, les théories qui fonctionnent pour les décrire comme telles et les appliquer. Essayer de le ramener à un "monde de tout les jours" est vain, ça ne ressemble pas du tout à ça (la vulgarisation s'y casse les dents, ça râle souvent ici d’ailleurs). C'est chiant, mais on n'y peut rien.

Bon quand même, il y a des gens compétants ici et ailleur qui nous poussent à aller plus loin.

[papy-alain]

Comme je le disais, je pense que j'ai réussi à comprendre l'expérience maintenant.
Et du coup, j'ai une question de débutant.
Si j'ai bien compris, si le photon passe à travers le premier miroir semi-réfléchissant, une interférence fait qu'il sera réfléchit par le second.
Et s'il est réfléchit par le premier miroir, alors, l'interférence fera qu'il passera à travers du 2nd.
Alors, autant pour l'expérience des fentes de Young, j'imagine bien les interférences annuler (ou limiter) la probabilité de détection du photon.
Autant, avec des miroirs semi-réfléchissants, j'ai du mal à visualiser la chose.
Si je devais visualiser ça avec des vagues sur de l'eau, comme on le fait avec les fentes, ça voudrait dire qu'un miroir semi-fléchissant si on est réfléchit ou qu'on passe à travers, inverse les vagues ?
Il y a un moyen de visualiser la chose mentalement ? Ou bien, je dois m'en tenir à la théorie et l'observation qui disent ça, sans espoir de visualisation ?

Merci d'avance.

La comparaison entre les vagues de l'océan et le caractère ondulatoire de la lumière est inadaptée. Les molécules d'eau qui matérialisent les vagues ne se déplacent pas, elles font juste un aller-retour entre le creux et le sommet de l'onde, alors que le photon se déplace à c. En fait, toute tentative de comparaison entre phénomènes quantiques et physique classique est vaine. Le plus bel exemple, qui date des premiers balbutiements de la physique quantique, était de comparer le mouvement des électrons autour du noyau d'un atome avec le mouvement des planètes autour du Soleil. On sait aujourd'hui qu'on est loin, très loin du compte.

[Garion]

Les vagues, ça marche avec les fentes de Young.
Ma question, c'est "Comment un miroir semi-réfléchissant crée des ondes inversées capables de changer la probabilité au niveau du 2eme miroir".
Si on me dit que c'est comme ça par observation, pas de soucis, j'accepte, mais s'il y a un phénomène qui l'explique, j'aimerai le connaitre.