Effet EPR et relativité

[Chip]

Je ne peux pas répondre à tes messages... parce que je ne les comprends pas.
-----

[glevesque]

Salut Chip

En gros ce que je voudrais savoir, c'est comment peut ton visualiser la propagation d'un paquet d'onde, de comment les physiciens interprètes t-ils la chose ?

A++

[Chip]

En très gros, c'est comme la propagation d'un paquet d'ondes classique (par exemple un paquet d'ondes créé à la surface de l'eau après y avoir jeté un caillou). Mais il y a bien sûr des différences, entre autres :

- le paquet d'ondes représente une amplitude de probabilité, ce qui est bien sûr typiquement quantique
- un paquet d'ondes classique peut se mettre sous une forme réelle, alors qu'une fonction d'onde quantique est complexe de façon fondamentale (au sens : nombre complexe)
- le paquet d'onde peut mélanger aspect spatial (fonction d'onde) et états internes d'une particule. Une même particule peut être représentée par plusieurs paquets d'ondes associés à ses différents états internes (expérience de Stern et Gerlach par exemple)
- il peut y avoir intrication avec d'autres sytèmes lors de la propagation (par interaction) ce qui présente des propriétés typiquement quantiques
- on ne peut pas toujours associer l'équivalent d'une fonction d'onde à un photon
- etc. etc. etc.

[glevesque]

Salut Chip

Le paquet d'onde est-il l'ensemble possible de toute les probabilités éventuelle qui sort d'une interaction quelconque. Exemple un électron qui émet un photon, ici le paquet d'onde originale serait représenté par toutes les directions possibles avant un phénomène interactionnelle !!!

A++

[chaverondier]

Quand un détecteur détecte un photon alors qu'il est placé derrière un trou unique percé dans un masque, le physicien (ou la physicienne) dit "le photon est passé par le trou". C'est un "abus de langage"

Pas (ou disons presque pas) dans le cas où il y a un trou unique. Dans ce cas, on peut dire que c'est vrai, car la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce trou.

D'ailleurs vous faites également cet abus de langage, en répondant "si. Dans ce cas pas de problème" à la question "Quand le détecteur du haut [placé juste derrière le trou] fait "clic!", le photon est passé par le trou du haut" dans laquelle il est explicitement question d'un passage du photon par un trou.

Dans cette réponse, je m’étais trompé. En effet, dans le cas où j'avais répondu ça, il y avait deux trous. Ma réponse était donc fausse. Je suis tombé dans le panneau de l'abus de langage usuel sans me rendre compte que c'était un abus de langage (je m'en suis rendu compte seulement en poursuivant et en affinant la discussion). La fonction d'onde du photon est présente aux deux trous tant que l'on peut faire interférer les deux faisceaux issus de ces deux trous. Le photon passe alors par les deux trous, puis est détecté derrière l’un de deux selon le mécanisme de réduction du paquet d'onde. Bref, bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Le fait qu'il y ait un second trou dans le masque ne change rien à cette interprétation. Cette formulation est généralisée, et ça ne pose aucun problème, y compris dans l'expérience Afshar-étape1.

Si justement, car dans l'expérience 1, lorsque le photon est détecté derrière l'un des miroirs, on est tenté de dire (selon l'abus de langage usuel) que le photon est passé par un des deux trous. Si on ne réalise pas que c'est faux et qu'en réalité il est bien passé par les deux trous comme l'expérience 3 en apporte la preuve, alors on fait apparaître un paradoxe fictif dans lequel on a réussi à détecter la fente par laquelle le photon est passé et on a cependant réussi à réaliser des franges d'interférence. Cette interprétation est fausse. Le photon passe bien par les deux trous dans les expériences 1 et 3 de Afshar. L'expérience 3 permet uniquement d'en apporter la preuve. Le paquet d'onde est réduit derrière l'un des miroirs et non au niveau des trous que ce soit dans l'expérience 1 ou dans l'expérience 3.

Par contre ce qui est intéressant dans l'expérience 3 de Afshar, c'est qu'elle souligne le fait que la réduction du paquet d'onde n'est pas un simple changement dans la connaissance de l'observateur. Le photon était bien localisé sur les deux trajectoires avant sa mesure de position (ie avant sa détection derrière un seul des deux miroirs) comme la présence de franges d'interférence au niveau des lentilles en apporte la preuve.

La relativité du mouvement (exigeant une transmission d'information à vitesse inférieure à c) reste toutefois respectée au niveau des effets observables tant que l'on ne parvient pas à se servir du caractère instantané et non local de la réduction du paquet d’onde pour transmettre instantanément de l'information d'un détecteur à l'autre. C'est en fait notre incapacité actuelle (provisoire ?) à biaiser le hasard quantique qui nous en empêche.

Bernard Chaverondier

[Chip]

Quand un détecteur détecte un photon alors qu'il est placé derrière un trou unique percé dans un masque, le physicien (ou la physicienne) dit "le photon est passé par le trou". C'est un "abus de langage"

Pas (ou disons presque pas) dans le cas où il y a un trou unique. Dans ce cas, on peut dire que c'est vrai, car la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce trou.

Absolument pas, l'abus de langage est le même dans les deux cas. Reprenons l'expérience à un trou unique, avec un détecteur de photon derrière le trou (à 1mm par exemple). Pour rendre l'analyse plus simple prenons, comme émetteur de lumière, un émetteur de photon unique et déclencheable [ce genre de dispositif est quasiment réalisé actuellement]. Appuyons sur le bouton, le train d'onde correspondant au photon est émis. Il s'étale en direction de l'écran, une partie traverse le trou, une autre est absorbée par le masque, une autre se propage sans avoir encore atteint le masque (si l'onde est suffisamment divergente). Si le détecteur fait "clic!", le photon s'est localisé à cet instant à son niveau. L'état précédent, qui était une superposition de "juste avant le détecteur", "absorbé par le masque" et "un peu plus loin, pas encore absorbé par le masque" s'est brusquement réduit à "photon sur le détecteur". Donc même dans ce cas rien ne vous permet en principe de dire "le photon est passé par le trou", pas plus, ni moins, que s'il y avait un deuxième trou (sans interaction possible avec le détecteur).

Dans le cas où le paquet d'onde est collimaté en direction du masque troué, juste avant la détection on n'a plus qu'une superposition de "absorbé par le masque" et "juste avant le détecteur". Cela ne vous autorise pas plus à dire "le photon est passé par le trou" lorsque le détecteur fait "clic!" : il y a réduction instantanée du paquet d'onde exactement comme dans le cas des deux trous. Vous ne pouvez pas faire une formulation rigoriste dans un cas, et pas dans l'autre. Quasiment tous les physiciens (dont Feynman, cf message précédent) sont cohérents et font la même formulation dans les deux cas : "le photon est passé par le trou après lequel il a été détecté".

Dans cette réponse, je m’étais trompé. En effet, dans le cas où j'avais répondu ça, il y avait deux trous.

Bon, je comprends mieux le long malentendu qui a duré plusieurs échanges... Ça n'empêche que votre formulation n'est pas cohérente. On ne peut pas accepter de dire "le photon est passé par le trou" lorsqu'il n'y en a qu'un, et pas lorsqu'il y en a un autre sans aucune relation possible avec le premier. Demandez leur avis à d'autres chercheurs qui travaillant dans le domaine, si mon avis ne vous suffit pas...

La fonction d'onde du photon est présente aux deux trous tant que l'on peut faire interférer les deux faisceaux issus de ces deux trous

Le fait est qu'elle ne peut pas interférer au niveau du détecteur, puisqu'il est placé de façon que les ondes ne se recouvrent pas. Dans le cas où il n'y a qu'un trou, la "fonction d'onde du photon" (terme discutable) est partiellement absorbée au niveau du masque, mais cette absorption s'accompagne d'excitations dans le matériau, qui participent à l'état global. Il y a donc de la même façon réduction de l'état du système global à l'instant où le photon est détecté. Les deux cas sont semblables : pas d'interférences détectables et réduction instantanée de l'état du système. Introduire une distinction ad hoc ne tient pas debout ("oui mais on aurait pu faire interférer le photon") : au sens strict on ne peut identifier une trajectoire ou un élément de trajectoire ni dans un cas, ni dans l'autre. Si vous prenez la liberté de le faire dans un cas (comme tout le monde), il faut le faire aussi dans l'autre. Ou bien ne le faites dans aucun des deux. Qui vous dit d'ailleurs que le masque n'a pas un tout petit coefficient de réflexion spéculaire (c'est d'ailleurs toujours le cas), ce qui donne lieu à une onde stationnaire partielle (et donc des interférences) au moment où le paquet d'onde l'atteint! Ce simple fait vous ferait changer de formulation pour le cas "un trou", ça n'a pas de sens! Ce fait ne change rien à aucune probabilité de détection, et pourtant il vous ferait changer radicalement d'interprétation.

Bref, bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Je fais tous les jours interférer des faisceaux lumineux produits par deux laser totalement indépendants. Pouvez-vous interpréter cela avec votre façon de voir? Je pense que ça va vous poser quelques difficultés...

dans l'expérience 1, lorsque le photon est détecté derrière l'un des miroirs, on est tenté de dire (selon l'abus de langage usuel) que le photon est passé par un des deux trous. Si on ne réalise pas que c'est faux et qu'en réalité il est bien passé par les deux trous comme l'expérience 3 en apporte la preuve

Certainement pas, l'expérience 3 est différente de l'expérience 1. Dire que le photon est passé par tel ou tel trou dans l'expérience 1 (ce que fera sans aucun doute la plupart des physiciens du domaine) ne veut pas dire qu'il en est de même dans l'expérience 3. C'est donc pour ça que vous vous interdisez de dire avec Feynman que le photon est passé par le trou du haut quand il est détecté juste après (ou après son image)? J'espère qu'on ne va pas en arriver à le taxer de "nullité scientifique"

[glevesque]

Salut Chip, Humanino et Chaverondier

Je vous remercis d'avance pour les réponces éventuelles que vous allez m'apporter.

Je ne suis pas physiciens et ne maitrise pas très bien le merveilleu langage mathématique (et c'est bien domage). Mais cependant je suis un mordu des sciences physique et autres (j'adords l'exobiologie). Je cherche à comprendre mieu certain aspet comportementale de la nature et je bloque toujours au sujet du concepte de la propagation du paquet d'onde.

Je sais que mes postes sont parfois très dificiles à comprendre et à interpréter, car vut que je ne suis par spécialiste de la question et que je ne m'étrise pas parfaitement le vocabulaire technique et mathématique qui lui est associé, mes propos son donc souvent incohérent pour vous qui savez de qu'oi vous parlez, et cela j'en suis conscient (je discute souvant avec mon frère chercheur, qui est neuro-pharmacologue).

Alors, si vous le voulez bien, je vais y aller étape par étape pour exprimer quelque peut le fond de ma pensé, et ainsi vous pourriez me corriger au moment voulut, dans mon interprétation de la chose.

Je commence : Étape 1 :

Nous avons un électron qui est dans un état quantique excité, il va s'équilibrer par l'émission d'un photon d'une certaine énergie. L'onde électromagnétique émise est interprété statistiquement par le paquet d'onde, qui regroupe en quelque sorte toutes les éventualités de probabilité de la présence phénoménale et évènementiel qui peuvent se produire lors d'une interaction avec la matière-énergie qui l'entoure et qui se trouve à proximité.

Cette onde de probabilité ou paquet d'onde lors de son émission, prend t-elle la forme sphéroidale à un sommet (qui est l'amplitude de l'onde, je crois) et qui croit à la vitesse de la lumière tout autour de l'électron (contrairement à mon érreur de départ sur la forme de concentricité de mes dernier postes). Comment et de forme forme prend le transport du paquet d'ondes tout autour de l'électron émeteur ?

Merci !

Gilles Lévesque

[Chip]

En gros c'est ça : un atome dont un électron est dans un état excité va émettre un photon par émission spontanée. Le paquet d'onde émis se propage autour de l'atome émetteur à la vitesse de la lumière. Il s'agit bien d'une onde sphérique centrée sur l'atome, un peu comme pour l'onde créée autour du point d'impact du caillou jeté dans le lac. [une petite remarque : les champs E et B correspondants, ainsi que l'intensité lumineuse, ne peuvent cependant pas être à symétrie sphérique parfaite, mais c'est un détail] Si on se place en un point donné, distant de la distance r de l'atome, dans le vide, on va voir le début du train d'onde arriver à l'intant t=t0+r/c (t0 étant l'instant initial, auquel l'atome est excité) puis son amplitude décroître exponentiellement au cours du temps.

[chaverondier]

Dans le cas où il y a un trou unique on peut dire que la fonction d'onde du photon n'est présente nulle part ailleurs que derrière ce trou.

Absolument pas, l'abus de langage est le même dans les deux cas.

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (avec toutefois les nuances et les difficultés que vous signalez en raison de l’état intriqué du photon avec l’écran). Aux subtilités évoquées près, le photon ne va pas tout le temps rester dans l’état superposé |absorbé par l’écran>+|pas absorbé par l’écran>. Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position (au moins dans les directions perpendiculaires à la droite qui joint l'émetteur au trou).

Le problème toutefois c'est que l'observateur n’est pas informé du moment exact où cette mesure de position se produit. Pour éviter toute discussion à ce sujet (qui serait nuisible à mon avis à la clarification de l'interprétation de l'expérience 3 de Afshar) le plus simple est de choisir un écran détecteur (et au besoin sphérique pour empêcher le photon de s'échapper ailleurs que par le trou unique). Cela permet de mieux faire la distinction avec le cas où il y a deux trous et où par conséquent, la fonction d’onde du photon est bien présente derrière les deux trous à la fois même si on le détecte derrière un seul des deux trous.

Quasiment tous les physiciens (dont Feynman, cf message précédent) sont cohérents et font la même formulation dans les deux cas : "le photon est passé par le trou après lequel il a été détecté".

Votre remarque montre que l'on fait presque tout le temps cet abus de langage et que d’une part il est considéré comme ne prétant jamais à conséquence et d’autre part, il existe de très nombreux cas où il ne saute pas aux yeux que ce soit un abus de langage. L'expérience d'Afshar, donne toutefois un exemple où cet abus de langage conduit (si on n’y prête pas garde) à la conclusion selon laquelle on aurait une figure d’interférence et en même temps la connaissance de la fente par laquelle le paquet d’onde du photon serait passé. En fait, dans l'expérience d'Afshar 3, il n’y a pas obtention de franges d'interférences et connaissance de la fente par lequel le photon serait passé, mais obtention de franges d’interférence (prouvant que le paquet d’onde est bien passé par les deux trous) puis détection de la position du photon derrière un seul des deux miroirs (où, à ce moment là seulement, se produit la réduction du paquet d’onde).

Bon, je comprends mieux le long malentendu qui a duré plusieurs échanges... Ça n'empêche que votre formulation n'est pas cohérente. On ne peut pas accepter de dire "le photon est passé par le trou" lorsqu'il n'y en a qu'un, et pas lorsqu'il y en a un autre sans aucune relation possible avec le premier.

Je crains qu’une partie de notre discussion ne soit un problème de vocabulaire. Pour l’éviter, disons que quand je fais passer des photons un par un par les fentes d’une plaque qui possède deux trous et que je mets un écran détecteur derrière, je vais toujours détecter des impacts localisés et ce que je me trouve dans une zone ou il y a recouvrement des deux faisceaux ou au contraire dans une zone où il n’y en a pas. Ce que l’on peut dire de plus, quand il n’y a pas recouvrement, c’est que la probabilité de l’impact ne dépend que du faisceau qui est passé par l’une des deux fentes alors que cette probabilité dépend des deux faisceaux dans les zones où il y a recouvrement. Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3. Si ce critère est suffisant pour justifier l’abus de langage « le faisceau est passé par telle fente » alors on doit l’utiliser dans les deux cas. C’est le fait de prendre cet abus de langage un peu trop au pied de la lettre qui conduit à affirmer que dans l’expérience 3 on est capable de faire interférer les deux faisceaux du photon issus des deux fentes tout en sachant cependant par quelle fente le photon serait passé.

Bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Je fais tous les jours interférer des faisceaux lumineux produits par deux lasers totalement indépendants. Pouvez-vous interpréter cela avec votre façon de voir?

Non, effectivement. Mon affirmation à ce sujet est donc fausse.

Bernard Chaverondier

[Chip]

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (...) Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position

Ce n'est pas le cœur du problème qui nous occupe. Au lieu de prendre un masque noir percé d'un trou, prenez un miroir percé d'un trou. Il n'est alors plus question de décohérence (etc.) et cependant notre différend persiste, intact. De plus dans cette configuration se forment des ondes stationnaires au niveau du miroir (du moins lors du calcul de la "fonction d'onde"), combiné à une détection du passage du photon par le trou -- faits qui sont en contradiction avec votre formulation, puisque lorsque vous vous autorisez à dire "le photon est passé par le trou" il ne doit y avoir aucun phénomène ondulatoire envisagé.

Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3.

Absolument pas, pardonnez-moi mais vous faites une erreur grossière. Dans l'expérience 1, la probabilité de détecter un photon dans le détecteur du haut dépend uniquement de l'onde passant par le trou du bas. Mais dans l'expérience 3, cette probabilité dépend à la fois des ondes passant par le trou du bas et par le trou du haut : chacune des deux ondes est diffractée au niveau des fils, et ce bien que l'intensité lumineuse calculée au niveau des fils soit faible (j'ai déjà souligné que ce fait pouvait troubler, voir mon message 31). Si vous fermez le trou du haut, la lumière issue de ce trou ne diffracte plus sur les fils et vous vous retrouvez avec la figure de détection de l'étape 2. C'est pour cela que la détection faite dans l'étape 3 n'est pas réellement une détection de "which way" puisqu'elle mêle les deux faisceaux, contrairement à l'étape 1 qui est une véritable détection "which way". Votre interprétation rigoriste n'est donc en rien nécessaire pour l'expérience d'Afshar, comme vous semblez le penser.

[chaverondier]

A mon avis, l'écran troué joue plus ou moins le rôle d'un appareil de mesure de position (...) Tôt ou tard, l’écran troué va tout de même finir par projeter le photon dans un état (à peu près propre) de position

Ce n'est pas le cœur du problème qui nous occupe. Au lieu de prendre un masque noir percé d'un trou, prenez un miroir percé d'un trou. Il n'est alors plus question de décohérence (etc.) et cependant notre différend persiste, intact

Votre exemple me semble pourtant être un exemple de plus où dire que "le photon est passé par un trou" quand il est détecté derrière (même si dans ce cas il n'y a qu'un seul trou) s'avère bien être un abus de langage. J'ai voulu souligner ce fait (dans le cas plus immédiatement évident où il y a deux trous) car cela me semblait (et pour l'instant me semble encore, mais je vais voir si votre réponse va me faire changer d'avis) avoir une importance pour comprendre et interpréter correctement l'expérience d'Afshar dans le cas 3.

Dans l’expérience 3 d’Afshar, au niveau de la zone située au delà de la zone de recouvrement (derrière la lentille) cette dépendance de la probabilité de l’impact sur un écran uniquement avec l’onde qui est passée par une seule fente est vraie à la fois dans l’expérience 1 et dans l’expérience 3.

Absolument pas, pardonnez-moi mais vous faites une erreur grossière. Dans l'expérience 1, la probabilité de détecter un photon dans le détecteur du haut dépend uniquement de l'onde passant par le trou du bas. Mais dans l'expérience 3, cette probabilité dépend à la fois des ondes passant par le trou du bas et par le trou du haut : chacune des deux ondes est diffractée au niveau des fils, et ce bien que l'intensité lumineuse calculée au niveau des fils soit faible. Si vous fermez le trou du haut, la lumière issue de ce trou ne diffracte plus sur les fils et vous vous retrouvez avec la figure de détection de l'étape 2. C'est pour cela que la détection faite dans l'étape 3 n'est pas réellement une détection de "which way" puisqu'elle mêle les deux faisceaux, contrairement à l'étape 1 qui est une véritable détection "which way". Votre interprétation rigoriste n'est donc en rien nécessaire pour l'expérience d'Afshar, comme vous semblez le penser.

Le phénomène de diffraction que vous évoquez ne peut-il pas être rendu d’autant plus faible que le diamètre des fils situés dans les franges d'interférence destructive est petit ? Si tel s’avérait être le cas, distinguer les cas 1 et 3 de l'expérience d'Afshar sur cette base ne me semblerait pas présenter le caractère d'une distinction de principe.

Bernard Chaverondier

[glevesque]

Salut Chip, Humanino et Chaverondier

Merci Chip pour ta réponce !

Je poursuit donc mon exemple. Étape 2 :

Nous avons maintenent une particule champs de matière (électron=fermion-leptonique) et un paquet d'onde électromagnétique (beson=photon). La dualité onde-corpusculaire nous indiques également que les fermions sont en réalité la représentation d'un paquet d'onde stationnaire qui sont en équilibre dynamique (ie. renfermé sur lui-même et en constante état de vibration) et constitué de champs d'énergie quantique ou quantifiable. Le paquet d'onde représente ici le vecteur d'interaction qui détiendera l'information causale et phénoménale qui est véhiculée à travers l'espace et par lequel notre systéme réagira par la suite..

Maintenent, je place deux nouveaux électrons dans notre exemple, un en A qui est situé à 1.5 seconde lumière de notre électron initiale et dans une direction de 90 degré d'angle, et un second électron en B situé à 1 seconde lumière et à 180 degrée d'angle de notre électron d'origine (à sa gauche). Le tout forme désormais un L inversé et notre électron d'origine se trouve à l'intersection des deux trajectoires. Les distance utilisées sont fictives bien attendut et les électron A et B vont nous servires de détecteurs.

Notre modèlisation du paquet d'onde, voyage présentement dans l'espace et la question que je me pose maintenent est la suivante par rapport à la propagation de celui-ci. Le paquet d'onde qui est de forme sphérique et qui englobe notre électron initiale par une sorte de menbrane périférique qui s'éloigne à la vitesse C. Cette membrane présente une amplitude maximun qui définit en quelque sorte sa forme générale, et qui diminue ensuite d'intensité de manière exponentiel vers les régions extérieur et vers notre électron émetteur qui se trouve au centre de notre système de mesure. Ce paquet d'onde va t-il interagire de préférence avec l'électron se trouvant le plus près de notre électron d'origine, soit l'électron B, ou cela dépend de d'autre facteurs quantique de notre système, dont je n'est pas connaissence encore.

Autrement dit, la visualisation de la propagation du paquet d'onde, peut-elle être représenté de manière aussi directe de par la simple aspect probabilistique des modélisations statistique du monde et des états quantique. Et ceci par rapport aux différents types de comportement de la matière-énergie qui englobe la dualité quantique onde-particule (corpuscule).

Merci pour vos réponces éventuelle.

A++

[chaverondier]

Je poursuis mon exemple. Étape 2 :
Nous avons maintenant une particule champs de matière (électron=fermion-leptonique) et un paquet d'onde électromagnétique (boson=photon).

Je modifie un peu la question posée pour avoir quelque chose de plus simple (1). Plutôt que 3 électrons, prenons plutôt 3 atomes d'Hydrogène (un proton + un électron) tous les trois au repos dans un référentiel inertiel R donné, avec :
* un atome O à l'origine d'un système de coordonnées cartésien au repos dans R
* un atome A à une seconde lumière de O selon l'axe des x
* un atome B à deux secondes lumière de O selon l'axe des y

L'électron de l'atome O (en fait l'atome O plus rigoureusement) est supposé dans un état excité. Il est supposé retomber dans son état fondamental à l'instant initial t=0 en émettant un photon modélisé par une onde électromagnétique à peu près sphérique dont le front d'onde se déplace à la vitesse c et atteint l'atome A situé à 300 000 km au bout d'une seconde et l'atome B situé à 600 000 km au bout de deux secondes.

Si l'atome A absorbe le photon à l'instant t = 1 seconde (ou un chouilla plus tard puisque l'onde sphérique à une petite épaisseur) l'atome B n'en entendra jamais parler. Le paquet d'onde en forme de bulle sphérique de faible épaisseur à implosé pour venir se concentrer brutalement sur l'atome A selon le phénomène quasi instantané de réduction du paquet d’onde.

Si c'est l'atome B qui absorbe le photon à l'instant t=2 secondes (ou un petit peu plus tard) alors l'atome A ne saura pas qu'un photon l'a traversé en ignorant sa présence.

Si ni l'atome A, ni l'atome B n'absorbent le photon émis par l'atome O, alors la bulle d'onde sphérique poursuit tranquillement sa route (mais rapidement quand même, on ne sait jamais) en gonflant à la vitesse de la lumière, heureuse d'avoir su résister au champ des sirènes A et B.

Bernard Chaverondier

(1) En effet, les situations dans lesquelles un électron tout seul émet un photon sont celles dans lesquelles on a Brehmsstrahlung ou en Français rayonnement de freinage. Elles se produisent quand l'électron accélère et en plus donne lieu à des effets dont l'interprétation semble cohabiter avec difficulté soit avec le principe de causalité (interprétation de type TIQM de John Cramer avec action combinée d'ondes retardées et d'ondes avancées violant le principe de causalité), soit encore en recourant à l'interprétation de type Zero Point Energy de Puthoff, Rueda et Haish (cf the reaction radiation http://chaos.fullerton.edu/~jimw/general/radreact/ ) soit encore interprétation de Jack Sarfatti, c'est à dire en donnant lieu aux mêmes difficultés que pour interpréter l'effet d'inertie comme ayant le caractère d'une interaction gravitationnelle (cf The origin of Inertia 1998, James F. Woodward : The subtleties http://chaos.fullerton.edu/~jimw/general/inertia/ )

[ClairEsprit]

un photon modélisé par une onde électromagnétique à peu près sphérique dont le front d'onde se déplace à la vitesse c et atteint l'atome A situé à 300 000 km au bout d'une seconde et l'atome B situé à 600 000 km au bout de deux secondes[...]Le paquet d'onde en forme de bulle sphérique de faible épaisseur à implosé pour venir se concentrer brutalement sur l'atome A selon le phénomène quasi instantané de réduction du paquet d’onde.

Bonjour messieurs et veuillez pardonner cette intrusion au milieu de cette discussion elle-même au mileu d'une autre discussion (fort intéressante au demeurant), mais peut-on vraiment considérer que le photon EST le paquet d'onde ? Si j'en reste à l'interprétation de Copenhague, ne doit-on pas plutôt considérer que le paquet d'onde représente à tout instant la probabilité que je mesure le photon à tel endroit, si je répète suffisamment l'expérience, et qu'ainsi, il n'y a aucune "implosion" du photon - du paquet d'onde - lors de l'absorption par l'atome cible mais juste un phénomène de mesure quantique révélé par l'état excité de l'atome d'hydrogène cible ? (ou plutôt révélé à postériori par une désexcitation mesurable de ce dernier)

[chaverondier]

Bonjour messieurs et veuillez pardonner cette intrusion au milieu de cette discussion

Pas du tout. La question que vous posez est au cœur du débat puisque la compatibilité de la non localité quantique avec le principe de relativité du mouvement est liée au statut (objectif ou pas) que l’on accorde au paquet d’onde et à sa réduction lors d’une mesure quantique.

Peut-on vraiment considérer que le photon EST le paquet d'onde ?

Pas si on en reste à l'interprétation de Copenhague (s'appuyant largement sur les points de vue positivistes développés par Bohr et par Heisenberg) privilégiant l'attribution d'une réalité objective aux seuls phénomènes physiques directement observables (les résultats de mesure) et non à la fonction d’onde où à sa réduction.

Ce point de vue est souvent défendu en relativisant le rôle de la fonction d’onde. On souligne notamment le fait qu’une modélisation quantique plus générale (celle d’un système quantique) est donnée par un vecteur d’onde dans l’espace des configurations du système quantique considéré. En effet,
* d’une part, même pour des particules individuelles, cet espace ne modélise pas seulement leur position dans l’espace. Il modélise aussi les degrés de libertés dits interne (notamment le spin pour le fermions élémentaires ou la polarisation pour les bosons élémentaires)
* d’autre part, dans le cas de systèmes formés de plusieurs particules, le formalisme quantique combine les espaces d’états des particules individuelles via le produit tensoriel des espaces d’états des particules élémentaires qui le composent.

La Fonction d'onde des particules élémentaires (et le vecteur d’onde plus généralement) est alors considérée comme un simple intermédiaire de calcul sans réalité physique objective. Selon ce point de vue (ou plutôt selon sa lecture la plus fréquente) la réduction du paquet d'onde induite par une mesure quantique devrait être interprétée comme un simple changement dans la connaissance de l'observateur. Cette façon de voir la réduction du paquet d'onde consiste à refuser d’interpréter la réduction du paquet d’onde comme un changement objectif d'état quantique du système observé (induit par une interaction de type mesure quantique du système quantique considéré avec un environnement contenant ou jouant le rôle d’appareil de mesure).

Cette interprétation offre certes l'avantage de respecter le principe de relativité du mouvement (sans avoir besoin de recourir à l’hypothèse de mondes multiples inobservables) mais offre en contre-partie l'inconvénient d’introduire un mécanisme irréversible et sans cause objective connue (la réduction du paquet d’onde) incompatible avec le caractère unitaire, déterministe et réversible de la dynamique quantique (régie par l’équation de Schrödinger ou de Dirac selon que l’on se place dans le cadre relativiste ou pas). Elle fait jouer un rôle central, subjectif et mystérieux à l'observateur. Elle exige l’hypothèse d’un indéterminisme quantique fondamental de la mesure quantique et pire encore nécessite de faire reposer la mécanique quantique sur la mécanique classique (qu’elle est censée remplacer) en exigeant de l’appareil de mesure qu’il puisse être considéré comme un système physique régi par les lois de la mécanique classique.

Cela me semble être un retour en arrière difficilement défendable sur des siècles de science où l'on est parvenu, avec de nombreux succès, à développer une interprétation déterministe de l'univers, vu comme une réalité objective extérieure et indépendante de l’observateur (en s’appuyant sur le critère de répétabilité des résultats d’expérience) suivant des lois immuables, déterministes et indépendantes de toute subjectivité et de toute volonté extérieure transcendant ces lois (qu'il s'agisse de la conscience de l'observateur ou d'un acteur privilégié inobservable).

De toute façon, pour l'instant, je ne vois guère comment concilier l'interprétation de la mesure comme un processus passif d'acquisition d'information sans incidence objective sur le système quantique observé (point de vue acceptable par contre à l'échelle macroscopique de la mécanique classique) avec le caractère d'interaction quantique (ie de changement d'état quantique objectif du système observé avec ou sans acquisition d’information d’ailleurs) qui se manifeste quand je réalise par exemple la mesure par un polariseur à 0° de la polarisation de photons initialement polarisés à 45°.

Que ça me plaise ou pas, une telle mesure de polarisation n’est pas un simple changement d’état de ma connaissance de l’état du photon. Ma mesure change l’état quantique de polarisation d’un photon initialement polarisé à 45° quand je mesure sa polarisation avec un polariseur à 0°. Alors qu'avant la mesure le photon était dans un état de polarisation à 45°, sous l’effet de cette mesure
* soit mon photon passe. Il prend alors une polarisation à 0° (et l’argument consistant à dire que c’est un autre photon qui sort du polariseur me semble au contraire renforcer et non réfuter le caractère objectif du changement d’état qui découle d’une mesure quantique)
* soit il acquiert une polarisation à 90° (il est absorbé par le polariseur).

L'expérience 3 de Afshar me semble elle aussi témoigner du caractère objectif, quasi instantané et non local de la réduction du paquet d'onde (sauf contre-argument de Chip réfutant cette interprétation de façon convaincante). En effet, en faisant "briller par leur absence" les franges d'interférence destructive, on observe à la fois ces franges d'interférence devant les lentilles (prouvant que le photon est bien passé par les deux fentes et suit les deux trajectoires possibles en même temps) et on mesure cependant une position unique des photons derrière les miroirs. La fonction d’onde du photon occupait pourtant bien deux positions distinctes avant sa détection comme en atteste la présence de franges d’interférence devant la lentille. L’état de position du photon est donc instantanément et objectivement modifié par la mesure de position (la détection) derrière les miroirs (et seulement à ce moment là). En concertation avec les deux détecteurs, les « deux moitiés de photon » (c’est psi^2 et non psi qui est « une moitié », mais peu importe) prennent brutalement la décision de manifester leur présence d’un seul côté.

Bref, faire parler l’expérience d’Afshar est (un peu) sujet à controverse mais, pour ma part, je la vois comme une manifestation de plus du caractère (quasi) instantané et objectif de la réduction du paquet d’onde. Il est à noter que cette interprétation entre en conflit avec l’attribution d’un caractère de principe physique universel à la propriété de boost-invariance (principe de relativité du mouvement). Combinée à l’hypothèse d’un éventuel déterminisme de la réduction du paquet d’onde, cette interprétation dite réaliste de la réduction du paquet d’onde lève les objections théoriques à la possibilité d’une transmission d’information à vitesse supraluminique mettant à profit la non localité quantique.

Voir http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm pour une formulation de l’invariance relativiste dans l’espace-temps d’Aristote SE(1)xSE(3)/SO(3) compatible avec une interprétation objective (donc explicitement non locale) de la réduction du paquet d’onde. Voir aussi http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm pour une présentation du no-communication theorem censé prouver l’impossibilité de communication instantanée en mettant à profit la non localité quantique (notamment l’effet EPR) où je souligne le recours (dans l’établissement ce no-go theorem) à l’hypothèse implicite d’une impossibilité de biaiser les statistiques des résultats de mesure quantique.

Bernard Chaverondier

[Chip]

Votre exemple [miroir troué] me semble pourtant être un exemple de plus où dire que "le photon est passé par un trou" quand il est détecté derrière (même si dans ce cas il n'y a qu'un seul trou) s'avère bien être un abus de langage

En réalité je ne m'attendais pas à cette réponse. Le physicien (la physicienne) qui place un détecteur derrière un masque, et détecte un photon, dit "le photon est passé par le trou". Peu lui importe que le masque soit absorbant ou réfléchissant : la probabilité de détecter le photon sur le détecteur est la même dans les deux cas, et il (elle) n'a pas de raison "opératoire" d'employer un vocabulaire différent dans les deux cas. Cependant je ne peux pas dire que votre formulation est fausse, je dirais plutôt qu'elle est superflue, et que l'abus de langage courant est tout à fait acceptable (car non ambigu et sans conséquence). Votre formulation va être très compliquée dans le cas d'une réflexion/absorption partielle par le masque. Allez-vous dire, une fois le photon détecté après le trou, qu'il est "à moitié passé par le trou"? Qu'il a une certaine probabilité (classique?) d'être passé par le trou ou de ne pas y être passé? Tout ça après l'avoir détecté après le trou... c'est un peu tordu je trouve.

Le phénomène de diffraction que vous évoquez ne peut-il pas être rendu d’autant plus faible que le diamètre des fils situés dans les franges d'interférence destructive est petit ? Si tel s’avérait être le cas, distinguer les cas 1 et 3 de l'expérience d'Afshar sur cette base ne me semblerait pas présenter le caractère d'une distinction de principe.

Dans l'expérience Afshar-3, le calcul de la probabilité de présence dans le détecteur du haut fait intervenir l'onde passant par le trou du bas, affectée par la diffraction par les fils (comme elle l'est dans l'expérience 2) et l'onde passant par le trou du haut, diffractée par les fils. Dans ce calcul il faut faire la somme de deux amplitudes qui sont presque égales (ou presque égale en module) à l'amplitude de diffraction dans l'expérience 2. Si on fait tendre le diamètre des fils vers zéro, il va y avoir de moins en moins de diffraction sur les fils et les trois figures vont être de plus en plus semblables. Il n'y a pas d'inconvénient à faire l'abus de langage habituel, car il ne s'applique pas à l'étape 3, mais uniquement à l'étape 1 (qui du point de vue habituel détermine le trou par lequel est passé le photon).

[chaverondier]

Dans l'expérience Afshar-3, le calcul de la probabilité de présence dans le détecteur du haut fait intervenir l'onde passant par le trou du bas, affectée par la diffraction par les fils (comme elle l'est dans l'expérience 2) et l'onde passant par le trou du haut, diffractée par les fils. Si on fait tendre le diamètre des fils vers zéro, il va y avoir de moins en moins de diffraction sur les fils. Il n'y a pas d'inconvénient à faire l'abus de langage habituel, car il ne s'applique pas à l'étape 3, mais uniquement à l'étape 1 (qui du point de vue habituel détermine le trou par lequel est passé le photon).

Compte tenu du fait que l'on peut rendre très petit le phénomène de diffraction qui distingue le cas 1 du cas 3, je ne vois pas de raison de considérer de différence de principe entre cas 1 et cas 3 de l'expérience d'Afshar sur l'attribution ou pas d'une seule fente (censée l'avoir émis) au photon détecté derrière un seul des deux miroirs. Le petit effet de diffraction engendré par les fils et le léger mélange des faisceaux issus des deux fentes qui en découle dans le cas 3, me semble pouvoir être considéré comme une imperfection de mesure et non comme une différence fondamentale entre cas 1 et cas 3.

Dans le cas 3, à de faibles effets de diffraction près, un seul des deux faisceaux parvient derrière le miroir où un photon est détecté (celui du bas s'il est détecté en haut et vice-versa, comme dans le cas 1). L'abus de langage usuel attribuant au photon le chemin que devrait suivre une particule classique pour atteindre le point où il est détecté doit donc (à mon avis) être identifié comme tel (car la condition de non recouvrement des faisceaux issus des deux trous, requise pour légitimer cet abus de langage, est respectée à l'imperfection de diffraction près).

Pour éviter d'affirmer que l'on peut simultanément connaître le trou par lequel est passé un photon et observer cependant une figure d'interférence au niveau de la lentille, on est contraint d'admettre (me semble-t-il) le caractère objectif et instantané de la réduction du paquet d'onde se produisant lors de la détection (et pas avant).

L'expérience d'Afshar-3 souligne donc le fait suivant : la détection d'un photon derrière un seul des deux miroirs oblige le photon à choisir brusquement une seule des deux localisations qu'il occupait (en même temps) juste avant sa détection en un seul de ces deux points.

Bernard Chaverondier

[glevesque]

Salut Chip, Humanino, Chaverondier et ClairEsprit

Merci Chaverondier pour ta réponce et ta redéfinition plus claire de l'expérience !

Résumer de l'expérience de pensé, posté par Chaverondier :

notre atome = Hélium (1 proton + 1 électron)
* un atome O à l'origine d'un système de coordonnées cartésien au repos dans R
* un atome A à une seconde lumière de O selon l'axe des x
* un atome B à deux secondes lumière de O selon l'axe des y

L'électron de l'atome O (en fait l'atome O plus rigoureusement) est supposé dans un état excité. Il est supposé retomber dans son état fondamental à l'instant initial t=0 en émettant un photon modélisé par une onde électromagnétique à peu près sphérique dont le front d'onde se déplace à la vitesse c et atteint l'atome A situé à 300 000 km au bout d'une seconde et l'atome B situé à 600 000 km au bout de deux secondes.

Demande de précision sur l'Étape 2 :

Donc si j'ai bien compris, rien n'indique que le paquet d'onde de forme de modélisation sphérique (en probabilité de présence phénoménale et en amplitude) va interagire de manière préférentiel avec notre électron de l'atome A qui est le plus près de notre atome O initiale (1 sec lumière). Le paquet d'onde peut aussi bien interagire avec l'électron de l'atome B qui est à 2 sec lumière, que celui du A. Les deux (électron de A et B) ont-ils la même probabilité interactionnelle vis à vis de la propagation de notre paquet d'onde initiale. Ici pour les besoins de la cause, nous disons qu'après absortion du paquet d'onde incident, il ni a pas de ré-émision de celui-ci après interaction.

J'interpète la situation comme ceci :

La propagation de notre paquet d'onde qui encapsule l'ensemble des probabilités phénoménale d'ordre interactionnelle qui est possible pour nos deux électrons d'atomes différents A et B. Cela décrit le comportement ondulatoire de l'onde, mais l'aspect particulaire du photon qui est associé à l'interaction du paquet d'onde incident, est toujours présents et même aurait été déterminé à l'instant initiale O, et ceci concernant l'orientation de la trajectoire particulaire du photon incident qui origine de O, qui soit se dirige vers A ou B, malgrer que notre paquet d'onde se dirige vers les deux en même temps et de manière parallèle.

Bon ici je ne suis peut-être pas trop claire dans ce que je veut exprimer.

Merci d'avence.

A++

[glevesque]

Salut à tous

Ou est mon érreure d'interprétation dans tout ca (voir le poste ci-haut), car je vois bien qu'il y a une érreure d'interprétation, mais je ne sais pas ou la rechercher pour remédier à cela. La dualité corpusculaire-ondulatoire des champs quantique de la MQ (son pilié principal), n'est pas à remetre en cause ici. Mais comment comprendre la propagation d'un phénomène ondulatoire à travers l'espace, versus l'interaction d'un paquet d'onde qui définit en quelque sorte l'orientation de la trajectoire d'un photon virtuelle ayant interagit avec une autre particule de matière, et donc le tout était pourtant bien de grandeure indéterminer par l'aspect de la propagation ondulatoire du phénomène (propagation du paquet d'onde initiale) qui la précédé.

Comment interpréter la propagation d'un paquet d'onde versus la dualité corpusculaire-ondulatoire, l'un étant une onde d'énergie avec le cumulte des probabilité qui l'acompagnes et l'autre un champs de matière aux dimensions bien définient et bien délimités dans l'espace avec notion d'orientation et de trajectoire (mais non de position et vitesse par rapport au principe d'incertitude d'Heisenberg) qui sont relies aux mouvements particulaire (électron, proton etc..).

La question est honnète de ma part, et je suis bloqué là-dessus depuis bien longtemps déjà, et ne sait plus comment faire pour comprendre cela.

A++

[chaverondier]

Je reformule et je simplifie légèrement la question pour la rendre plus facile à comprendre et pour pouvoir y répondre.

Comment interpréter un paquet d'onde versus la dualité onde-corpuscule ? Comment est-il possible de concilier l'aspect ondulatoire, exigeant un "paquet d'onde" doté d'une impulsion assez bien définie (donc s'étendant très loin dans tout l'espace) avec l'aspect corpusculaire exigeant au contraire à chaque instant une localisation assez bien définie du paquet d'onde dans l'espace (donc s'étendant au contraire très loin en représentation en impulsion ?)

En fait, le paquet d'onde n'est jamais ni parfaitement localisé dans l'espace, ni au contraire une oscillation parfaitement périodique s'étendant à perte de vue partout dans l'espace. Le paquet d'onde (photon émis lors de la désexitation d'un atome par exemple) est toujours un compromis entre ces deux cas idéalisés physiquement inatteignables

* position spatiale parfaitement définie à chaque instant dans l'espace (donc impulsion du paquet d'onde s'étendant à l'infini en représentation dans l'espace des impulsions). Dans ce modèle idéalisé le paquet d'onde est un pic de Dirac localisé dans l'espace et n'a donc aucune impulsion bien définie.

* impulsion parfaitement définie en représentation dans l'espace des impulsions (donc occupation du paquet d'onde s'étendant à l'infini en représentation dans l'espace). Dans ce modèle idéalisé, le paquet d'onde est une onde plane présente partout dans l'espace et n'a donc aucune localisation spatiale bien définie.

S'il s'agit d'une onde à peu près plane, le compromis consiste en un paquet d'onde formé de plusieurs vagues successives dans la direction où il avance (avec une petite difficulté de visualisation car il ne s'agit pas d'une onde de surface comme à la surface d'un lac, mais d'une onde définie en tous les points d'un volume). Donc

* d'une part le paquet d'onde possède, autour de sa position moyenne, à la fois une épaisseur finie (dans sa direction de propagation) et une largeur finie (dans la direction perpendiculaire à sa direction de propagation).

* d'autre part la "raie" spectrale de ce paquet d'onde (en fait sa représentation dans l'espace 3D des impulsions plutôt que sa raie) possède aussi une certaine extension autour de son impulsion moyenne .

Bernard Chaverondier

[glevesque]

Salut Chip, Humanino, Chaverondier et ClairEsprit

Merci encore une fois Chaverondier pour ta formidable explication et de la redéfinition plus claire de mon interogation !

Donc si j'ai bien compris, rien n'indique que le paquet d'onde de forme de modélisation sphérique (en probabilité de présence phénoménale et en amplitude) va interagire de manière préférentiel avec notre électron de l'atome A qui est le plus près de notre atome O initiale (1 sec lumière). Le paquet d'onde peut aussi bien interagire avec l'électron de l'atome B qui est à 2 sec lumière, que celui du A. Les deux (électron des atomes A et B) ont-ils la même probabilité interactionnelle vis à vis de la propagation de notre paquet d'onde initiale?

Mais quesque qui est vraiment déterminant dans tous sa, pourqu'oi n'y a t-il pas de préférence interactive avec A qui le plus proche ?

Selon la ou les réponces qui seront données, il ni aura pas d'autre étape à notre expérience de pensée qui suiveras, car au finale si la chose est vraiment d'ordre probabilistique et indéterministe en cause, cela voudra également dire que l'on ne peut pas réellement se représenter le phénomène de manière immager.

Cependant je me ferait tout de même un plaisir de vous donnée en échange ma représentation immagée que je me faisait de la chose quantique, et qui sera bien évidement désuète dans le premier cas affirmative de notre expérience de pensée !!!!!

Peut-être cela sera très dommage pour moi, qui devra alors me mettre à jours et arrèter d'entrevoir une forme de visualisation du phénomène MQ relié au tissus d'espace-temps !!!! Bon tempis pour moi, si cela est pour une meilleur connaissence et compréhension de la chose scienfitique, que j'appuis en substence et en fondement à 100% et qui est relier aux choses sensibles de la nature et qui découle de notre réalité réelle mais de perception interprétative !!

PS : un pic de Dirac. Qu'est-ce que cela défit au juste ?

A++

[ClairEsprit]

Mais quesque qui est vraiment déterminant dans tous sa, pourqu'oi n'y a t-il pas de préférence interactive avec A qui le plus proche ?

Ce qui est déterminant, c'est l'amplitude de probabilité. Votre question est légitime si on se représente le paquet d'ondes comme ETANT objectivement le photon. C'est visiblement l'interprétation qui a la préférence de M. Chaverondier. Dans ce cas, effectivement, on peut dire que le front d'onde rencontre A en premier, et doit donc interagir préférentiellement avec A. Cependant, l'interprétation officielle reste que le paquet d'ondes N'EST PAS le photon, et représente la fonction qui donne dans tout l'espace la probabilité d'interaction du photon en A ou B. Dans ce cadre la question n'a plus de sens : comme cette onde de probabilité est sphérique, l'événement que le photon soit absorbé par un atome est équiprobable dans toutes les directions. Des répétitions nombreuses de l'expérience dans les mêmes conditions doivent faire apparaître une répartition égale de la détection du photon en A comme en B. Voila ce que dit la MQ "officielle".
Cela m'amène à poser la question suivante à M Chaverondier : comment expliquez-vous le fait que l'absorption soit équiprobable en A comme en B si vous interprétez le paquet d'ondes comme étant une manifestation objective du photon ?

[glevesque]

Salut ClairEsprit

En fait je pense que M Chaverondier va dans le même sens que toi, il ni a pas de préférence envers A ou B et le photon est la matérialisation de la réduction du paquet d'onde lors d'une interaction avec A ou B. Une coupure instantané de la propagation du paquet d'onde probabilistique initiale venant de O dans notre exemple....

A++

[Chip]

Compte tenu du fait que l'on peut rendre très petit le phénomène de diffraction qui distingue le cas 1 du cas 3, je ne vois pas de raison de considérer de différence de principe entre cas 1 et cas 3 de l'expérience d'Afshar sur l'attribution ou pas d'une seule fente (censée l'avoir émis) au photon détecté derrière un seul des deux miroirs. Le petit effet de diffraction engendré par les fils et le léger mélange des faisceaux issus des deux fentes qui en découle dans le cas 3, me semble pouvoir être considéré comme une imperfection de mesure et non comme une différence fondamentale entre cas 1 et cas 3.

Dans le cas 3, à de faibles effets de diffraction près, un seul des deux faisceaux parvient derrière le miroir où un photon est détecté (celui du bas s'il est détecté en haut et vice-versa, comme dans le cas 1). L'abus de langage usuel attribuant au photon le chemin que devrait suivre une particule classique pour atteindre le point où il est détecté doit donc (à mon avis) être identifié comme tel (car la condition de non recouvrement des faisceaux issus des deux trous, requise pour légitimer cet abus de langage, est respectée à l'imperfection de diffraction près).

Quand on diminue le diamètre des fils dans l'expérience d'Afshar, il va y avoir de moins en moins de diffraction dans l'étape 3 (et dans l'étape 2). On va de moins en moins diffracter de champ issu d'un faisceau dans le détecteur "opposé", ce qui signifie qu'on va de plus en plus faire une mesure de "which way". Je ne vois pas de contradiction.

Remarque : si on fait l'expérience avec deux sources non cohérentes -- par exemple deux lasers de longueurs d'ondes légèrement différentes, différentiables par les détecteurs -- dans l'expérience 3 le mélange des deux faisceaux du fait de la diffraction va être évident au niveau des deux détecteurs. Mais bien sûr on n'aura plus une figure d'interférence stationnaire au niveau des fils.

J'ai repensé à ce que vous disiez :

Bien que cette affirmation soit parfois contestée, deux photons différents ne peuvent pas interférer. Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même

Je fais tous les jours interférer des faisceaux lumineux produits par deux lasers totalement indépendants. Pouvez-vous interpréter cela avec votre façon de voir?

Non, effectivement. Mon affirmation à ce sujet est donc fausse.

Vous parliez peut-être initialement de champs à un photon produits par des sources indépendantes? En effet dans ce cas vous avez raison on n'observera pas d'interférences. Mais dans le cas de deux champs produits par des lasers indépendants, même extrêmement atténués de façon à avoir (par exemple) en moyenne un photon émis par seconde, on peut observer des interférences entre les faisceaux.

[chaverondier]

Problème. Mon message est parti avant que je l'ai fini. Désolé

[chaverondier]

Quand on diminue le diamètre des fils dans l'expérience d'Afshar, il va y avoir de moins en moins de diffraction dans l'étape 3 (et dans l'étape 2). On va de moins en moins diffracter de champ issu d'un faisceau dans le détecteur "opposé", ce qui signifie qu'on va de plus en plus faire une mesure de "which way". Je ne vois pas de contradiction.

Moi non plus à condition de bien noter que les franges d’interférence seront toujours là elles. On ne devra donc pas ignorer le fait que le photon reçu d’un côté dans l’expérience d’Afshar-3 était bien présent des deux côtés juste avant sa détection d’un seul côté.

Remarque : si on fait l'expérience avec deux sources non cohérentes -- par exemple deux lasers de longueurs d'ondes légèrement différentes, différentiables par les détecteurs -- dans l'expérience 3 le mélange des deux faisceaux du fait de la diffraction va être évident au niveau des deux détecteurs. Mais bien sûr on n'aura plus une figure d'interférence stationnaire au niveau des fils.

Et là par contre, les choses vont être très différentes de l’expérience d’Afshar-3. En effet, dans ce cas, le photon que l’on reçoit derrière le miroir du bas sera bien un photon qui était localisé au niveau de la fente du haut (à quelques rares exceptions près induites par le phénomène de diffraction sur les fils situés devant la lentille). Ce photon là ne sera donc pas passé par les deux fentes avant d’atteindre le miroir comme c’est le cas dans l’expérience d’Afshar-3 (où quand j’envoie les photons un par un, la présence de franges d’interférence prouve que le photon interfère avec lui même donc passe bien par les deux fentes). Dans le cas où on a deux sources, dire que le photon reçu en haut vient du bas n’est plus un abus de langage et d’ailleurs son énergie permettra de s’en assurer.

J'ai repensé à ce que vous disiez : « Chaque photon ne peut interférer qu'avec lui-même ». Vous parliez peut-être initialement de champs à un photon produits par des sources indépendantes ? En effet dans ce cas vous avez raison on n'observera pas d'interférences. Mais dans le cas de deux champs produits par des lasers indépendants, même extrêmement atténués de façon à avoir (par exemple) en moyenne un photon émis par seconde, on peut observer des interférences entre les faisceaux.

Ouf ! C’est assez subtil tout ça. Cela voudrait-il dire que dans le cas de deux sources qui interfèrent sur un écran détecteur, cet absorbeur prélève un photon qui n’existait pas vraiment sous forme individuelle avant d’être absorbé ?

Bernard Chaverondier

[Chip]

dans ce cas, le photon que l’on reçoit derrière le miroir du bas sera bien un photon qui était localisé au niveau de la fente du haut (à quelques rares exceptions près induites par le phénomène de diffraction sur les fils situés devant la lentille)

Je voulais justement insister sur le fait qu'il y a des photons qui arrivent au "mauvais détecteur" (haut->haut ou bas->bas) après avoir été diffractés. Ceci pour rendre plus intuitif le fait qu'on n'a pas nécessairement le "droit" de dire que l'expérience Afshar-3 doit être interprétée comme l'expérience Afshar-1.

Dans le cas où on a deux sources, dire que le photon reçu en haut vient du bas n’est plus un abus de langage et d’ailleurs son énergie permettra de s’en assurer.

Oui, c'est certain.

Ouf ! C’est assez subtil tout ça. Cela voudrait-il dire que dans le cas de deux sources qui interfèrent sur un écran détecteur, cet absorbeur prélève un photon qui n’existait pas vraiment sous forme individuelle avant d’être absorbé ?

Euh... je ne sais pas comment il faut formuler ça, je crois que je n'ai pas bien saisi votre question. Lorsqu'on atténue de plus en plus un faisceau, la probabilité de détecter un photon dans un intervalle de temps donné devient de plus en plus faible. On peut avoir un faisceau dont le flux vaut 0,1 photon/s, mais bien sur on ne détectera pas 0,1 photon par seconde, on détectera en moyenne 1 photon toutes les dix secondes (si l'efficacité de détection est parfaite).

[invite6aa21dd9]

Bonjour.

Ayant lu avec intérêt vos précédentes contributions, je me permets à mon tour d’interpréter cette expérience de façon naïve à partir du jpeg fourni plus haut.
D’abord, que voit on sur les images fournies légendées « image at detector for pinhole 2 » ?
Une figure de diffraction du trou du bas noté « pinhole 2 ».
Comment se constituent ces images ?
Pour répondre à cela, considérons un dispositif, capable d’émettre des photons 1 par 1, plaçons nous dans le cadre de l’optique ondulatoire, et raisonnons « avec les mains ».
Plaçons nous dans l’étape 1 :
- Un train d’onde est émis par la source. Modélisons le par un bête champ électrique.
- Il arrive au niveau des deux trous.
- On considère que chaque trou devient une source (S1 et S2). (En fait, pour qu’il y ait diffraction, chaque point du trou est une source, et c’est la somme des champs qui donne la figure de diffraction. On parlera donc des sources S1 et des sources S2)
- Les S1 interfèrent avec les S2 en particulier au niveau de la lentille, ce qui permet facilement (du moins dans une expérience de pensée) de déterminer les lieux géométriques où la somme des champs issus de S1 et S2 s’annulent. (ce qui sera utile pour placer les fils des étapes 2 et 3).
- On observe un impact sur l’un des détecteurs.
On a une probabilité de 50% d’avoir un point sur « l’écran 1 » et de 50% sur l’écran 2.
Envoyons un autre photon, puis encore un etc…
On construit alors petit à petit l’image de l’étape 1. Comme il y a diffraction, on a des impacts plus fréquents au centre des écrans, un peu moins sur un anneau d’un certain rayon autour du centre de ceux-ci, puis à nouveau un peu plus un peu plus loin. Rien de bien mystérieux. Notons que ces figures de diffraction ne modulent pas des franges d’interférences, puisque les images des 2 trous se forment en des lieux où les « faisceaux sont distincts », comme l’a souligné Chip. On voit bien que les chemins sont indiscernables.

Passons à l’étape 2. Amputons le dispositif des fils dans un premier temps.
De la même manière, décrivons ce que l’on observe alors.
- On envoie un train d’onde après l’autre qui vont petit à petit former la figure de diffraction du trou 2.
Ajoutons les fils. (Placés aux endroits calculés en étape 1).
- Certains trains d’onde vont « taper » les fils et engendrer des diffractions à leur niveau, ce qui « dégrade » la figure de diffraction du trou 2. C’est bien ce que l’on observe sur l’image proposée.
- Remarquons que c’est parce que l’on ignore à quel endroit du trou passe chaque photon que l’on a une figure de diffraction sur l’écran 2.

Passons à l’étape 3.
- De même qu’à l’étape 1 on envoie un train d’onde après l’autre.
- On a à nouveau 2 sources (grosso modo) qui interfèrent.
- Comme la superposition des champs donne 0 au niveau des fils, tout se passe (dans l’idéal) comme s’ils n’étaient pas là. (Comme le dit Humanino).
- On à 50% de chances d’avoir un impact sur l’écran 1 et 50% de chances d’avoir un impact sur l’écran 2 (et c’est un point crucial, les chemins sont indiscernables).
- - La figure de diffraction proposée est à nouveau « propre » (dans le cas idéal) et ceci n’est possible que si chaque photon est passé par les 2 trous !

En effet, il « faut » qu’ils soient passés par les 2 trous pour que l’image soit propre, sinon on aurait des diffractions secondaires au niveau des fils.
En d’autres termes, si on sait a priori par quel trou le photon passe, l’amplitude de l’onde qui le caractérise n’est pas nulle au niveau des fils, et la figure est donc « sale » (étape 2).
Par contre, si l’on ne sait pas par quel trou il passe (si les chemins sont indiscernables ou équivalents), la somme des amplitudes vaut 0 au niveau des fils et la figure est propre. (On devrait d’ailleurs dire les figures, vu que l’on ne sait qu’après coup par quel trou le photon est passé et donc à quelle figure de diffraction il va contribuer).
Or, l’expérience montre que la figure de l’étape 3 est « propre ». D’ailleurs, si on avait l’image de l’autre trou, on constaterait sûrement que sa figure de diffraction est « propre » elle aussi.
Par conséquent, si l’on peut dire a posteriori qu’un photon impactant l’écran 2 provient du trou 2, on ne peut pas dire a priori par quel trou il va passer (ni par quel point de la surface du trou) et c’est là toute la subtilité a mon avis.
La conclusion de M. Afshar concernant le principe de complémentarité me paraît donc erronée. Pour violer ce principe, il faudrait 2 conditions qui ne sont manifestement pas réunies :
- Pouvoir prévoir quel écran sera impacté par chaque photon avant la détection finale. (ce qui n’est pas le cas, vu que l’on a 50% de chances d’impacter l’écran 1 et 50% de chances d’impacter l’écran 2).
- Et en même temps construire des figures de diffraction « propres » en accumulant les impacts. (ce qui est tout a fait possible si un photon sur 2 en moyenne arrive à l’un des détecteurs, mais pas si l’on met un dispositif de mesure à la sortie d’un des trous par exemple).

Aussi, pour avoir une figure de diffraction correspondant à un trou, n’oublions pas que si le photon passe trivialement par ce trou, on ne sait pas non plus a priori par quel endroit du trou il passe ! En effet, chaque point de la surface du trou est une source secondaire, et ce sont les interférences entre ces sources qui produisent la figure de diffraction. Ceci explique en partie pourquoi dans l’étape 3 la figure proposée n’est pas tout à fait « propre ».

Ceci constitue une démonstration « avec les mains », sujette à des raccourcis qui biaisent peut-être mes conclusions. Je vous invite donc à la critiquer. Aussi, ne m’en voulez pas d’avoir mélangé amplitude de probabilité et amplitude de champ électrique. C’est juste une image pour qu’un non physicien puisse se représenter les choses « vulgairement ».

A travers ce petit exposé, je voudrais illustrer que la lumière n’est pas à la fois une particule et une onde comme semble le prétendre M. Afshar, mais alternativement, en accord avec le principe de complémentarité. (Selon qu'il y a interaction -échange d'énergie- ou transmission de l'énergie –onde-). Tous les chemins sont empruntés tant qu’ils sont indiscernables.
Dans le fond j’ai simplement tenté de reformuler l’interprétation de Humanino en la conciliant avec les remarques pertinentes de Chip et Chaverondier.
En espérant ne pas avoir dit trop de bêtises.

Cordialement.

[chaverondier]

La conclusion de M. Afshar concernant le principe de complémentarité me paraît donc erronée. Pour violer ce principe, il faudrait 2 conditions qui ne sont manifestement pas réunies :
- Pouvoir prévoir quel écran sera impacté par chaque photon avant la détection finale (ce qui n’est pas le cas, vu que l’on a 50% de chances d’impacter l’écran 1 et 50% de chances d’impacter l’écran 2).
- Et en même temps construire des figures de diffraction « propres » en accumulant les impacts (ce qui est tout a fait possible si un photon sur 2 en moyenne arrive à l’un des détecteurs, mais pas si l’on met un dispositif de mesure à la sortie d’un des trous par exemple).

On est bien d'accord. En fait, le sujet initial lancé par Floris concernait la coexistence "un peu" tendue entre non localité quantique et principe de relativité du mouvement. De ce point de vue, l'expérience d'Afshar est intéressante.

En effet, si on envoie les photons 1 par 1, ils passent par les deux trous (comme le prouve la figure d'interférence détectée au niveau de la lentille lorsque l'on met des fils dans la zone des franges d'interférence destructive). Pourtant, ils sont bien détectés derrière un seul des deux miroirs. Voilà qui me semble illustrer le caractère objectif de la réduction du paquet d'onde. Ce n'est pas seulement la connaissance de la localisation du photon qui change lors de sa détection, c'est la localisation objective du photon elle même qui est modifiée par la mesure de position du photon (sa détection). Le photon était présent derrière les deux miroirs en même temps, juste avant sa détection, mais il décide brusquement (en accord avec les deux détecteurs) de se manifester à un seul endroit lors de sa détection.

A ce jour la coexistence, qualifiée par certains de pacifique, entre Relativité Restreinte et non localité quantique (personnellement, j'aurais plutôt qualifié ça de guerre froide, mais bon...) et en particulier notre incapacité actuelle à transmettre de l'information en mettant à profit la non-localité quantique associée au caractère (à mon avis) objectif, quasi-instantané et spatialement étendu de la réduction du paquet d'onde repose sur notre incapacité actuelle à biaiser les statistiques de mesure quantique (comme le prouve un décodage approprié du no-communication theorem cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm )

On peut donc se poser la question suivante : serait-il possible d’obtenir un effet de corrélation entre mesures de polarisation rapprochées dans le temps et/ou dans l'espace dans l'expérience d'Aspect, par exemple essayant de contrôler l'état quantique d'un réseau de polariseurs A situés d'un seul côté d'un générateur G, émettant un réseau de paires de photons EPR corrélés, afin de transmettre un signal d'auto-corrélation (corrélation entre polarisations de photons rapprochés donne signal binaire = 1) au réseau de polariseurs B (situés de l'autre côté de G et un peu plus loin que les polariseurs A pour recevoir ces photons après eux au sens d'une simultanéité quantique objective supposée cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm) puis de détruire ce signal d’auto-occorélation (signal binaire=0) en ne faisant plus de mesure du côté A ?

La discussion relative à l'antagonisme (à ce jour uniquement interprétatif) entre Relativité Restreinte et non-localité quantique me semble donc se situer au niveau de la possibilité ou pas de biaiser les statistiques de mesures quantiques (statistiques de Born) car une telle possibilité nous permettrait de mettre à profit la non-localité quantique pour transmettre instantanément de l'information en conflit avec le principe de relativité du mouvement.

Bernard Chaverondier

[invite6aa21dd9]

Bonjour.

Ce n'est pas seulement la connaissance de la localisation du photon qui change lors de sa détection, c'est la localisation objective du photon elle même qui est modifiée par la mesure de position du photon (sa détection). Le photon était présent derrière les deux miroirs en même temps, juste avant sa détection, mais il décide brusquement (en accord avec les deux détecteurs) de se manifester à un seul endroit lors de sa détection.

Pour ma part, je considère qu’il faut être très prudent lorsqu’on essaye de faire des déductions à partir d’interprétations. Je m’en tiens aux faits.

La MQ donne le moyen de calculer des probabilités tout a fait déterministes. Pour se faire, on somme rigoureusement des amplitudes complexes qui correspondent à tous les chemins possibles. Pour moi, ces amplitudes n’ont pas d’existence physique.
Ainsi, je ne pense pas que le photon soit localisé devant les 2 détecteurs juste avant de choisir d’interagir avec l’un d’eux. Je pense plutôt que pour déterminer la probabilité d’interaction avec l’un d’eux, s’il faut considérer tous les chemins possibles, ceci ne confère en aucun cas une existence physique aux amplitudes (par ailleurs complexes) considérées.
En d’autre terme, la position d’un photon n’a de sens physique que lorsqu’elle est mesurée. Dire qu’il « passe par tous les chemins » ou encore qu’il « interfère avec lui-même » c’est pour moi des images de vulgarisation qui décrivent « phénoménologiquement » la procédure de calcul de probabilité ; il ne faut à mon avis pas prendre cette image au premier degré. Cela reviendrait à chercher un point au nord du pôle nord.

Aussi, je ne pense donc pas que les détecteurs se « mettent d’accord » pour savoir lequel va détecter le photon. Si l’on fait l’hypothèse (vérifiée) que la MQ n’est pas locale, il n’est nul besoin d’une action à distance instantanée. Néanmoins, je reste ouvert à vos idées qui semblent intéressantes, même si elles ressemblent à une tentative de se « raccrocher à quelque chose de classique pour interpréter la MQ, façon variables cachées, mais non locales ». Ne voyez rien de péjoratif dans mes propos, c’est peut-être mon bagage limité en MQ qui induit le fait que je pense que vos hypothèses ne sont pas nécessaires. Je ne prétends aucunement détenir une vérité sur ces questions d’interprétation qui restent à mon sens ouvertes.

A ce propos, quelques idées « en l’air » –peut-être- dans votre sens (transmission d’information) que des spécialistes pourront peut-être expliciter :
- Connaissez vous les interféromètres de Mach Zehnder ? Le fait qu’un seul photon ait une chance sur deux d’impacter un détecteur ou l’autre dans le cas où l’un des bras est « fermé » et 100 % de chance selon une seule direction lorsqu’il est ouvert peut conduire à transférer de l’information. Si vous arrivez à adapter un tel mécanisme avec des paires de photons corrélés, cela pourrait être intéressant (pour au moins faire passer des brides d’information, sûrement entachées d’erreurs aléatoires, qu’il faudrait corriger avec un algorithme dont on ignore s’il existe et si oui s’il est explicitable …).
- Aussi, j’ai ouï dire que des observables qui ne commutent pas peuvent avoir des valeurs propres mutuellement liées.

Enfin, vaste sujet que les interprétations de la MQ et ses possibilités. Je vais creuser vos idées pour tenter de me faire une opinion plus réfléchie.

Cordialement.