Physique quantique et "théorie du tout"

[inviteea20aed6]

Je viens de voir le titre du magazine "la recherche" de septembre 2004 (sur la toile, je n'ai donc pas encore lu l'article). En tous cas, le titre est le suivant:

"L'énigme de la physique quantique: Comment réconcilier les observations à notre échelle avec le monde étrange des particules ?"

Cela signifie-t-il qu'un semblant de piste aurait été nouvellement découvert pour unifier gravitation et physique quantique (en dehors bien-sûr de la théorie des super-cordes qui n'est pas une nouveauté)?

Quelqu'un a-t-il un scoop sur la question?
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[mtheory]

Je viens de voir le titre du magazine "la recherche" de septembre 2004 (sur la toile, je n'ai donc pas encore lu l'article). En tous cas, le titre est le suivant:

"L'énigme de la physique quantique: Comment réconcilier les observations à notre échelle avec le monde étrange des particules ?"

Cela signifie-t-il qu'un semblant de piste aurait été nouvellement découvert pour unifier gravitation et physique quantique (en dehors bien-sûr de la théorie des super-cordes qui n'est pas une nouveauté)?

Quelqu'un a-t-il un scoop sur la question?

Bonjour LadyM .
Il y a deux grandes approches pour la gravitation quantique,effectivement celle des cordes et maintenant sa prolongation la théorie M,celle de la gravitation canonique en lacets (Loop quantum gravity) à partir des travaux de Ashtekar/Smolin/Rovelli .
Je ne suis pas sûr mais je crois que l'article de la recherche porte sur le problème du raccordement du monde de la physique classique avec le monde de la physique quantique (décohérence).
Comment un monde classique émerge d'un monde fondamentalement quantique.

[inviteea20aed6]

Merci pour ta réponse, mtheory!

Le principe de décohérence dit que l'environnement agit comme un observateur qui éliminerait les superpositions, ce qui ferait perdre aux objets macroscopiques leur état quantique. C'est bien ça?

Il a l'air très simple alors d'unifier les deux mondes. Où est le piège?

[mtheory]

Merci pour ta réponse, mtheory!

Le principe de décohérence dit que l'environnement agit comme un observateur qui éliminerait les superpositions, ce qui ferait perdre aux objets macroscopiques leur état quantique. C'est bien ça?

Il a l'air très simple alors d'unifier les deux mondes. Où est le piège?

C'est une explication partielle mais il y a de ça effectivement.
-cela semble ne pas s'appliquer à tout les cas ex cosmologie quantique: où est l'environement extérieur à l'Univers?
-les approches sur la décohérence et leurs validation par des expériences sont récentes,une vingtaines d'années donc il reste encore beaucoup à comprendre et découvrir.
En français Omnés et d'Espagnat on beaucoup publier dessus.Sinon Roger Penrose dans ces livres à écrit des choses claires et simples dessus mais peut être connais -tu déjà tout cela?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite143758ee]

Il y a deux grandes approches pour la gravitation quantique,effectivement celle des cordes et maintenant sa prolongation la théorie M,celle de la gravitation canonique en lacets (Loop quantum gravity) à partir des travaux de Ashtekar/Smolin/Rovelli .

selon toi, "mtheory", laquelle est la plus prometteuse ?
ou bien, c'est la même chose ???

hmmm, même si la réponse semble être dans la question! j'aurais voulu avoir un avis un peu développé quoi!

[inviteea20aed6]

selon toi, "mtheory", laquelle est la plus prometteuse ?
ou bien, c'est la même chose ???

hmmm, même si la réponse semble être dans la question! j'aurais voulu avoir un avis un peu développé quoi!

La réponse n'est pas dans la question, elle est dans le pseudo!!!

(pseudo qui est dans la question néanmoins)

[inviteea20aed6]

C'est une explication partielle mais il y a de ça effectivement.
-cela semble ne pas s'appliquer à tout les cas ex cosmologie quantique: où est l'environement extérieur à l'Univers?
-les approches sur la décohérence et leurs validation par des expériences sont récentes,une vingtaines d'années donc il reste encore beaucoup à comprendre et découvrir.
En français Omnés et d'Espagnat on beaucoup publier dessus.Sinon Roger Penrose dans ces livres à écrit des choses claires et simples dessus mais peut être connais -tu déjà tout cela?

En tout cas, je ne connais leurs textes sur la théorie de la décohérence. Si tu as des références précises, ça m'intéresse!

[invite309928d4]

C'est une explication partielle mais il y a de ça effectivement.
-cela semble ne pas s'appliquer à tout les cas ex cosmologie quantique: où est l'environement extérieur à l'Univers?
(...)

C'est peut-être faire de la cosmologie quantique qui n'est pas pertinent...
La décohérence est expérimentalement vérifiée (les états superposés ne sont jamais observés) et sa justification théorique est consistante : la quantique normale néglige l'environnement en considérant l'expérience comme un système isolé, mais dès lors qu'on prend en considération l'infinité des interactions environnementales les motifs de superposition tendent vers 0 et on se retrouve dans des états uniques.
Il reste une question ontologique : tendre vers 0 ce n'est pas disparaitre et il reste un saut qualitatif à faire pour passer du quantique au classique.

Un petit lien : http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html

[inviteea20aed6]

Il reste une question ontologique : tendre vers 0 ce n'est pas disparaitre et il reste un saut qualitatif à faire pour passer du quantique au classique.

Alors, c'est peut-être là que repose le piège principal de ce qui semblait si simple...

[invite070c425f]

tendre vers 0 ce n'est pas disparaitre et il reste un saut qualitatif à faire pour passer du quantique au classique.

Oui mais alors est-ce qu'on ne pourrait pas rapprocher cette infime possibilité de celle que l'agitation thermique des molécules entraîne une brique à s'affranchir de la pesanteur ?
Pour dire que les briques ne s'envolent jamais d'elles-mêmes, nous n'avons pas de saut qualitatif à fournir, même si conceptuellement on ne peut totalement exclure cette possibilité.
Amicalement.
Félix

[invite309928d4]

Oui mais alors est-ce qu'on ne pourrait pas rapprocher cette infime possibilité de celle que l'agitation thermique des molécules entraîne une brique à s'affranchir de la pesanteur ?
Pour dire que les briques ne s'envolent jamais d'elles-mêmes, nous n'avons pas de saut qualitatif à fournir, même si conceptuellement on ne peut totalement exclure cette possibilité.
Amicalement.
Félix

Dans le cas de la brique, cela ne change rien à la vision du monde : des petites billes qui se cognent dans tous les sens.
Dans le cas de l'existence ou de l'inexistence de superpositions d'état, on a 2 mondes différents qui ne fonctionnent pas sur les mêmes principes. Les réconcilier est plus compliqué et je ne connais pas de théorie qui le fasse de manière indiscutable.

[mtheory]

La décohérence est expérimentalement vérifiée (les états superposés ne sont jamais observés)
Un petit lien : http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html

Si si regarde ton lien,qui est très bon au passage.Simplement la supperposion dure de moins en moins longtemps avec des objets se rapprochant de plus en plus du niveau macroscopique.Certaines approches tendent à introduire un effet spontané,sans environement, de la décohérence.

[invite309928d4]

Si si regarde ton lien,qui est très bon au passage.Simplement la supperposion dure de moins en moins longtemps avec des objets se rapprochant de plus en plus du niveau macroscopique.Certaines approches tendent à introduire un effet spontané,sans environement, de la décohérence.

Sauf erreur, on n'observe jamais d'état à moitié + et à moitié - : on observe des distributions statistiques de + ou de -.
Les expériences montrent l'évolution de la distribution statistique d'une répartition 50/50 (ou toute autre répartition) à une répartition unique : 100% de + ou 100% de -.
Ou alors, si on observe une véritable superposition, il faudra m'expliquer comment une aiguille peut être à 2 endroits différents à la fois.

[mtheory]

selon toi, "mtheory", laquelle est la plus prometteuse ?
ou bien, c'est la même chose ???

hmmm, même si la réponse semble être dans la question! j'aurais voulu avoir un avis un peu développé quoi!

La théorie M traite aussi de l'unification des forces et de la matière,c'est vraiment une théorie de tout.
La seconde traite de la quantification de la géométrie de l'espace-temps dans le cadre des équations d'Einstein seules(4 dimensions).
Elle peut être étendue en supergravité,ce qui à été partiellement fait je crois.
Cette approche est trés intéressant et je n'y vois rien de faux,au contraire.D'ailleurs je m'attends à ce que la théorie M soit ultimement
une supergravité en lacet à 11 dimensions et un seul générateur de supersymétrie avec tout ce qui va avec(mousse/résaux de spins,géométrie non commutative).
Smolin pense à des choses dans le genre.

[mtheory]

Sauf erreur, on n'observe jamais d'état à moitié + et à moitié - : on observe des distributions statistiques de + ou de -.
Les expériences montrent l'évolution de la distribution statistique d'une répartition 50/50 (ou toute autre répartition) à une répartition unique : 100% de + ou 100% de -.
Ou alors, si on observe une véritable superposition, il faudra m'expliquer comment une aiguille peut être à 2 endroits différents à la fois.

J'ai peut être mal compris ou suis allez trop vite mais il est clairement dit dans le texte que c'est ce qu'on observe effectivement avec un passage vers un états de plus en plus brouillé.
Enfin c'est mon impression à la lecture,je me trompes peut être.


Observer la décohérence, le glissement progressif d'une superposition quantique à un mélange statistique, impose des contraintes expérimentales très fortes. Il faut réaliser l'analogue d'un appareil de mesure avec une " aiguille " très bien isolée de l'environnement, suffisamment macroscopique pour que la décohérence se produise, et suffisamment petite pour qu'elle soit mesurable.
L'équipe de Serge Haroche, Jean-Michel Raimond et Michel Brune, du Laboratoire Kastler Brossel (LKB), a réussi pour la première fois à prendre la décohérence sur le fait en perfectionnant un dispositif déjà utilisé pour obtenir une preuve très directe de la quantification du champ (1). Ils ont " mesuré " l'état d'un système quantique, un atome préparé dans une superposition de deux niveaux d'énergie, avec une aiguille mésoscopique. Il s'agit d'un champ micro-onde, contenant quelques photons seulement, stocké dans une cavité supraconductrice de très haute qualité. La phase du champ joue le rôle de la direction de l'aiguille (modifier la phase d'un champ c'est modifier les instants auquel il prend sa valeur maximale), l'amplitude du champ, le nombre de photons jouant celui de la longueur de l'aiguille. L'équipe du LKB utilise des atomes très particuliers. Ces atomes sont portés dans des " niveaux de Rydberg circulaires " de très grande durée de vie et si fortement couplés au champ qu'un seul atome présente un indice de réfraction suffisant pour modifier de façon appréciable la fréquence de la cavité. Un atome la traversant modifie donc la phase du champ d'une quantité qui prend des valeurs opposées pour les deux niveaux mis en jeu. La " direction " finale de la phase " indique " l'état de l'atome, réalisant un modèle idéal de mesure quantique. Après cette mesure, l'" aiguille " doit pointer à la fois dans les deux directions possibles. Très rapidement, cette superposition quantique évolue, sous l'influence de l'absorption inévitable du champ dans les miroirs de la cavité, vers une superposition classique (une direction ou l'autre). En sondant la position de l'aiguille avec un second atome introduit dans la cavité, l'équipe du LKB a observé la disparition progressive de la superposition quantique. Le temps de décohérence est d'autant plus court que le champ est plus grand (que l'aiguille est plus longue) ou que la séparation entre les deux phases est plus grande. Les résultats expérimentaux sont en excellent accord avec les modèles théoriques.
Cette expérience, qui permet de comprendre comment et pourquoi une superposition quantique ne peut survivre à l'échelle macroscopique, constitue une première exploration de la frontière floue entre le monde quantique et le monde classique. Elle devrait être suivie d'autres incursions, de plus en plus profondes, dans le domaine mésoscopique, avec des tests de plus en plus sévères des modèle de décohérence.

[inviteea20aed6]

La théorie M traite aussi de l'unification des forces et de la matière,c'est vraiment une théorie de tout.
La seconde traite de la quantification de la géométrie de l'espace-temps dans le cadre des équations d'Einstein seules(4 dimensions).
Elle peut être étendue en supergravité,ce qui à été partiellement fait je crois.
Cette approche est trés intéressant et je n'y vois rien de faux,au contraire.D'ailleurs je m'attends à ce que la théorie M soit ultimement
une supergravité en lacet à 11 dimensions et un seul générateur de supersymétrie avec tout ce qui va avec(mousse/résaux de spins,géométrie non commutative).
Smolin pense à des choses dans le genre.

Petit HS vite fait: ce que je ne trouve pas "esthétique" dans cette théorie (si je puis m'exprimer ainsi), c'est le fait qu'il faille "ajouter" tant de dimensions (jusqu'à 11) alors qu'on a déjà pas mal de fil à retordre avec les quatre communément admises.
Mais le nom est génial: Loop quantum gravity.

[mtheory]

Petit HS vite fait: ce que je ne trouve pas "esthétique" dans cette théorie (si je puis m'exprimer ainsi), c'est le fait qu'il faille "ajouter" tant de dimensions (jusqu'à 11) alors qu'on a déjà pas mal de fil à retordre avec les quatre communément admises.
Mais le nom est génial: Loop quantum gravity.

Au contraire y a rien de plus simple et de plus esthétique!.
Einstein interpréte la gravitation comme une courbure de l'espace-temps et les lois de conservation de l'énergie,impulsion,moment cinétique sont liées a des symétries de l'espace-temps.
Les champs de Yangs Milles qui décrivent les intéractions nucléaires et électromagnétiques n'interprétent pas ces forces à partir de la géométrie de l'espace-temps.
Si l'on écrit les équations dEinstein dans un monde avec plusieurs dimensions alors par compactifications les lois des forces autres que la gravité en découlent(Kaluza-Klein DeWitt),les lois de conservations des particules élémentaires comme la charge électrique sont en fait liés aux isométries de cette espace-temps étendue(il a une relation avec les équations d'E qui ont une structure de YM).
On a donc un ensemble homogéne de lois et pas un raccord bancal des lois hétérogénes!!
Mieux les cordes et membranes et donc les particules se DEDUISENT des équations de supergravité en dimensions 11!!!!
Voila rapidement et simplement il faudrait en dire beaucoup plus.

[inviteea20aed6]

Dans le texte indiqué par le lien cité plus haut (http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html), il est dit:
"Pour des systèmes microscopiques, la cohérence quantique peut " vivre " aussi longtemps que le système lui-même. Pour des systèmes macroscopiques, le temps de décohérence est si court que l'on ne peut observer que le produit final : un chat vivant ou mort, une aiguille dans une position ou une autre".

Finalement, est-ce que cela signifie que la réduction du paquet d'ondes est directement liée au facteur temps? Les situations sont finalement identiques mais l'état quantique dure à l'échelle microscopique alors qu'immédiatement soumis à l'environnement, l'objet macroscopique est directement réduit à l'option A ou B.