Bonjour,
Voilà je suis étudiant en licence de physiques, et cette année j'en ai bien bavé avec le formalisme de Dirac, et les divers calculs mathématiques associés à la physique quantique.... A croire que la physique quantique d'après mes profs, ne se résument qu'à du calcul de kets, de fonctions d'onde et de matrices, pfff..
Ce qui m'intéresse le plus en physique, (bien plus que les calculs), c'est la recherche d'analogies pour mieux aborder les théories et les nouvelles notions, mais hélas rares sont les profs qui essayent de nous expliquer les choses autrement que par des équations...
Enfin cela m'a amené à m'intéresser, évidemment, à la célèbre expérience de pensée du chat de Schrödinger.
(Ce qui va suivre comportera certainement des erreurs, dont je vous prie de me corriger. De plus si vous connaissez déjà cette expérience et les notions quantiques, vous pouvez zapper ...)
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Pour résumer l'expérience, on place un chat dans une boite, avec un dispositif qui libère un poison, ou fait tomber la lame d'une guillotine, ou appuie sur la détente d'un pistolet, ou allume un chalumeau, ou......euh.... hmm......excusez moi...., si un capteur détecte qu'une particule se trouve dans un tel état énergétique, sachant qu'elle en aurait au moins deux possibles. L'observateur n'a aucune possibilité de voir le chat ou l'état du dispositif, car ils sont coupés du monde dans la boite, mais si le "bon" niveau d'énergie de la particule est détecté, le chat meurt, sinon il est vivant. Puisque, d'après le superposition des états ayant lieu via l'équation de Schrödinger, la particule est à la fois dans le "bon" niveau d'énergie et dans le "mauvais", le chat est à la fois "mort" et "vivant"...
Incompréhensible n'est ce pas ?
Et on ne peut pas considérer l'état du chat tant qu'on en a pas fait une mesure direct de son état, c'est à dire en ouvrant la boite...
Le chat, ou la particule, ne peuvent plus être considérer uniquement d'un point de vue classique, c'est à dire corpusculaire, compact, ayant une représentation (ou état) unique à chaque instant..... ils sont d'une certaine manière "ondulés", n'ayant qu'une représentation fantomatique de l'apparence classique qu'on leur associerait.
La particule, qu'on aurait pris pour une petite bille dure, présente un aspect ondulé, et est en fait décrite par un paquet d'onde, ou fonctions d'onde..
On ne peut donc pas faire de mesure absolue de la position de la particule, (j'entends par là ses coordonnées uniques d'espace à chaque instant). On n'obtient que ses positions probables, ainsi que les probabilités respectives de les trouver, mais on arrive à partir de là à trouver sa position moyenne. Il en va de même pour son énergie, son impulsion etc..
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Quand je parle de cette expérience à mes amis , c'est toujours pareil: ils me regardent d'un air presque endormi quand je leur dis que la particule est dans ses deux états d'énergie en même temps, mais quand ils comprennent que ça veut dire que le chat est à la fois mort et vivant, ils ouvrent grands les yeux et me prennent pour un taré car, évidemment, c'est impossible.... et enfin sont abasourdis quand ils voient que cette théorie permet, ou permettra, de créer des composants électroniques à l'échelle atomique..
La recherche d'une "meilleure" analogie, plus réaliste, plus commune, voir familière depuis notre plus tendre enfance (et aussi moins sadique) est donc nécessaire. Mais elle doit garder le principe de superposition comme base de recherche (contrairement à la vie ou la mort d'un chat ...).
Je commencerai par une petite devinette (dont je suis l'auteur donc pardonnez le style ):
Même si mon propriétaire me sait unique, centré, et compact; il me voit double, symétrique, et flou. Que suis-je ?
Facile non ? Surtout quand on a la réponse sous........
Eh bien oui, c'est le nez !
On sait tous qu'on n'a qu'un seul et unique nez, positionné au milieu de notre visage, et qu'il est mou (mais ferme et compact) quand on le touche. N'importe quel gosse de quatre ans vous le dira...
Ce nez est un objet classique comme un autre: une chaise, une table... il est unique, et ne change pas de position sans qu'une force extérieur, comme celle d'un coup de poing d'un quidam, vienne le fracasser.
Pourtant, quand on le regarde directement de nos propres yeux, il semble bien double, mais symétrique par rapport à une ligne verticale qui passe par le milieu de notre visage, et translucide: on semble voir au travers, comme s'il était "ondulé", donc représenté par des ondes.
Mon Dieu, serait-ce des fonctions d'onde , propre à l'univers quantique: la fameuse théorie des chats mort-vivant, la physique du contre-intuitif, qui nous sont visibles et familier depuis la naissance ??
Incroyable n'est ce pas ? Ne doit on plus croire ses propres yeux ? Verrait on double sans être ivre ? Et vous sembleriez bien idiot en disant "puisque tout ce que je vois existe comme tel, je possède deux nez translucides".
Bien évidemment, le mystère est résolu depuis l'antiquité: c'est le cerveau qui superpose les images de nos deux yeux pour nous en donner qu'une. Rien de bien sorcier quoi...
Petite expérience triviale maintenant: posez une règle devant vous, et regardez votre nez tel que vous verriez chacun des deux bouts fantomatiques de votre nez au dessus d'une abscisse.
Et maintenant... FERMEZ UN OEIL !!!!!!
"Lequel ?", vous diriez vous un dixième de seconde avant d'en fermer un au hasard...
(je tiens à m'excuser devant la communauté des aveugles et des borgnes qui ne peuvent exécuter cette expérience... par manque d'outils)
Eh oui, à moins d'avoir jolie paire de....
Sans bouger la tête, mesurer l'abscisse pour cet oeil ci, puis faites la même chose pour l'autre oeil. Et maintenant, calculer la valeur moyenne de votre nez: c'est à dire (abscisse gauche) * (proba de fermer l'oeil gauche) + (abscisse droite)* (proba de fermer l'oeil droit). Et bien vous obtenez l'abscisse au milieu.
La position moyenne quantique de votre nez est bien au milieu de votre visage(et avec un écart quadratique nul heureusement).
Cette analogie doit pouvoir s'exprimer dans le jargon quantique n'est ce pas ?
Eh bien vous venez d'effectuer, par votre sens oculaire, une mesure de l'observable POSITION sur l'état [nez observé par un oeil>, sachant que cet observable se décompose en deux instruments de mesure ( deux instruments propres au sens oculaire) : l'oeil gauche et l'oeil droit; tous deux indépendants, et avec chacun la même probabilité d'être l'instrument utilisé pour la mesure.
En écrivant l'équation de Schrödinger indépendante du temps pour la position, (donc sans que votre tête bouge par rapport à la règle), on obtient:
POSITION [nez vu par l'oeil n> = abscisse de /n [nez vu par l'oeil n>
n = droit / gauche
/n = gauche / droit
Même les équations quantiques sont en accord avec l'analogie.
Franchement je pense que Schrödinger a vu trop loin avec son chat, il aurait dû regarder pas plus loin que le bout de son nez !!
(D'ailleurs mes profs m'ont appris un truc en quantique: tais toi et calcul !! Autrement dit "ne regarde pas plus loin que le bout de ton nez", à croire que ça se résume vraiment à ça)
Il y a encore beaucoup à dire là dessus, et d'autres questions intéressantes:
- En approchant nos deux index de nos yeux, pointés l'un vers l'autre, on voit une "saucisse de l'espace" apparaitre, de quoi serait elle l'analogie ?? (je pense aux interférence quantique des particules, qui a donné à De Broglie l'intuition d'une longueur d'onde associé aux particules, mais je suis pas sûr, et j'aimerais en discuter avec vous !!)
- La distance limite à laquelle un doigt qu'on observe se rapprochant doucement du bout de notre nez, (lié bien sûr à la focalisation de nos cristallins), se "dédouble", aurait un lien avec la constante de planck ?
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Envoyé par ninaraf 
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