temps inexistant dans le monde quantique??

[chaverondier]

Pour ma part la piste qui me paraît intéressante pour ce problème de localité c'est la géométrie non commutative.

En tant que théorie effective, il se pourrait bien que vous ayez raison. En tant qu'approche fondamentale, au feeling, je ne le crois pas. L'approche non commutative accepte l'indéterminisme quantique comme une donnée de départ. Elle le fait reposer sur le caractère non commutatif des observables conjuguées. Une théorie plus fondamentale devrait être en mesure d'obtenir cet indéterminisme à partir d'un modèle de la mesure quantique d'observables conjuguées (ce qui n'est pas du tout la même chose). Or j'ai tendance à croire (par analogie) que l'indéterminisme (et l'irréversibilité ainsi que la violation d'unitarité apparentes) des processus de mesure quantique (ou d'interactions quantiques de même type) sont de nature thermodynamique statistique (à l'échelle de Planck comme le suggère Gerard 't Hooft ?).

Si tel est bien le cas, l'approche non commutative serait (vis à vis d'une théorie fondamentale modélisant vraiment les interactions de même nature que la mesure quantique) ce qu'est la thermodynamique vis à vis de la physique statistique, à savoir une approche phénoménologique et non un modèle "fondamental" (enfin, un peu plus fondamental disons puisqu'à la base tout modèle est phénoménologique au moins au niveau de ses hypothèses de base).

Bernard Chaverondier
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[invite7ce6aa19]

Effectivement les particules se repoussent sans qu'il y ait une force. cela est vrai pour les fermions. Pour les bosons c'est le contraire, Ils s'attirent entre eux bien qu'il n'y ait aucune force. bizarre la MQ!

[invite7ce6aa19]

Réponse très partielle à la longue intervention de Chaverondier

1- je pense que la problématique d'irreversibilité se pose dans le cadre classique; point n'est besoin d'évoquer l'Univers, ni le problème de la mesure en mécanique quantique.

2- l'argument de Poincaré me satisfait completement. l'évolution d'un système dans un espace de phase décrit nécessaire un circuit fermé et donc reviendra en un certain dans les conditions initiales. Les arguments géométriques et topologiques me plaisent beaucoup.

3- l'équation de Boltzmann est un modèle, comme tu le soulignes très bien. C'est justement pourquoi on devrait pouvoir le déduire des premiers principes de la mécanique classique. sauf erreur de ma part ce programme n'a jamais été réalisé.

4- je crois me souvenir que le regreté Prigogine était dans ses vieux jours mobilisé par cette problématique. il a cherché une voie du coté du chaos déterministe. Il mettait l'ireversibilité en premier plan:

Par exemple il faisait remarquer qu'un système peut émettre une onde sphérique divergente, mais le contraire est impossible. Le système physique est simple et pourtant l'irreversibilité est évidente.
le concept d'entropie apporte une réponse partielle: un atome se desexcite et va dans son état fondamental en émettant un photon. on montre que l'entropie a augmenté. on ne peut pas évoquer des effets statistiques ici. cet exemple montre a lui-seul la dificulté a comprendre le l'irreversibilté du temps.

Voila mes premières réflexions, mais les statistiques ne sont pas ma tasse de thé;

Mariposa

[chaverondier]

1- je pense que la problématique d'irréversibilité se pose dans le cadre classique; point n'est besoin d'évoquer l'Univers, ni le problème de la mesure en mécanique quantique.

A mon avis, c'est quelque chose que l'on doit considérer comme une situation provisoire en attendant mieux. Si l'on veut avoir une théorie qui forme un tout complet et cohérent, la MQ doit englober la mécanique classique et non reposer dessus.

3- l'équation de Boltzmann est un modèle, comme tu le soulignes très bien. C'est justement pourquoi on devrait pouvoir le déduire des premiers principes de la mécanique classique. Sauf erreur de ma part ce programme n'a jamais été réalisé.

Il me semble que les hypothèses de modélisation retenues sont tellement simples que les interactions et propriétés de la mécanique classique rentrent facilement dans ce cadre. Si je ne dis pas de bêtise, il me semble me souvenir qu’il s'appliquerait encore sans changement notable même avec des interactions assez différentes.

4- je crois me souvenir que le regretté Prigogine était dans ses vieux jours mobilisé par cette problématique. Il a cherché une voie du coté du chaos déterministe. Il mettait l'irréversibilité en premier plan :
Par exemple il faisait remarquer qu'un système peut émettre une onde sphérique divergente, mais le contraire est impossible. Le système physique est simple et pourtant l'irréversibilité est évidente. Le concept d'entropie apporte une réponse partielle: un atome se désexcite et va dans son état fondamental en émettant un photon. On montre que l'entropie a augmenté. On ne peut pas évoquer des effets statistiques ici.

Difficile d'être aussi affirmatif il me semble. Ces ondes sont divergentes parce que l'enregistrement de ces phénomènes nous fait voir le déroulement du phénomène dans ce sens là. On retombe en fait sur le problème d'interprétation de l'irréversibilité de la mesure quantique. C'est un point qui a fait pas mal réfléchir Feynman et a donné lieu à sa théorie time symmetric de l'absorbeur (The Arrow of Electromagnetic Time and Generalized Absorber Theory http://www.npl.washington.edu/npl/in...ime/dtime.html ). Ce point de vue time symmetric a d'ailleurs encore été développé dans la Transactional Interpretation of Quantum Mechanics de John G. Cramer, Department of Physics University of Washington, http://mist.npl.washington.edu/ti/ .
En ce qui concerne le chaos, je suis effectivement convaincu qu'il peut apporter des choses intéressantes. Je pense notamment à « Flèches du temps et géométrie fractale » LE MEHAUTE Coll. Systèmes complexes, 2° Ed. http://www.lavoisier.fr/notice/fr2866016820.html Résumé en (1)

Cet exemple montre à lui-seul la difficulté à comprendre l'irréversibilité du temps.

Oh oui ! Je suis bien d'accord... Mais je reste accroché à cette énigme et à celle de la non localité quantique. J'ai un petit espoir qu'un comportement collectif (oeuvrant à une échelle qui nous échappe à ce jour) pourra peut-être un jour ou l'autre faire remonter l'information quantique (en apparence perdue définitivement) jusqu'à un niveau permettant d'envisager de biaiser le hasard quantique apparent de la mesure quantique (et ainsi mettre à profit l'effet EPR couplé à un déterminisme de la mesure quantique à ce jour inaccessible pour transmettre de l'information à vitesse supraluminique dans notre temps macroscopique).

Bernard Chaverondier
(1) Résumé de « Flèches du temps et géométrie fractale » LE MEHAUTE : La question de l'irréversibilité du temps révèle une somme d'incohérences et de paradigmes masqués sous l'apparence de la rigueur : l'irréversibilité serait le seul fruit de notre volonté de mesure. Prenant à rebours les interrogations d'Ilya Prigogine, les auteurs montrent que le paramétrage des géométries fractales déterministes est une des sources de l'irréversibilité du temps. Dans tous les cas, la nécessaire plongée du temps dans l'espace complexe apparaît comme l'articulation principale de la problématique des flèches du temps.

[invite441ba8b9]

Salut !

J'aimerais savoir si le temps est seulement un axe sur un repère comportant toutes les dimensions de notre univers où s'il est indistinct de la matière et de ses réactions ! Théoriquement on peut remonter le temps, mais cela veut'il dire que notre univers comporte déjà toute son histoire et que nous évoluons seulement par rapport à un axe sur un vecteur en translation... en gros est ce que le passé et le futur existe de même que le présent?
Sinon y-a-t-il un rapport avec les diagrammes de Feynman qui décrivent l'évolution d'une particule dans le temps et ses interactions?

@++

[invite7ce6aa19]

Bernard Chaverondier

(1) Résumé de « Flèches du temps et géométrie fractale » LE MEHAUTE : La question de l'irréversibilité du temps révèle une somme d'incohérences et de paradigmes masqués sous l'apparence de la rigueur : l'irréversibilité serait le seul fruit de notre volonté de mesure. Prenant à rebours les interrogations d'Ilya Prigogine, les auteurs montrent que le paramétrage des géométries fractales déterministes est une des sources de l'irréversibilité du temps. Dans tous les cas, la nécessaire plongée du temps dans l'espace complexe apparaît comme l'articulation principale de la problématique des flèches du temps.[/QUOTE]

Merci pour les références ce livre, qui plus est en francais:

Affirmer comme le fait MEHAUTE: l' irréversibilité serait le seul fruit de notre volonté de mesure me semble éloigné de la démarche scientifique.

Rappel de la démarche historique:

En constatant qu'il est impossible d'extraire de l'énergie mécanique ("noble") d'une seule source de chaleur on est arrivé à construire le deuxième principe de la thermodynamique qui dit le maximun théorique d'energie "noble" que l'on peut récuperer en fonction de la temperature absolue de 2 sources de chaleur. c'est dans ce contexe que l'on découvre le concept d'irreversibilité et sa formalisation sous forme d'entropie.

c'est donc a partir d'une problématique d'ingénieur (machine à vapeur) que l'on est arrivé à un concept central en physique.

Pour recentrer sur notre propos c'est un fait d'expérience que tout système isolé tend vers son équilivre thermodynamique. c'est pourquoi également tout évolue dans le même sens et qui donne cette donnée empirique et irréfutable qui est la direction du temps et non comme le dit MEHAUTE un effet de mesure et donc subjectif.

Les seuls systèmes qui ne respectent pas l'irreversibilité du temps sont les petits systèmes; Exemple: une balancoire (tres facile de renverser le sens du mouvement, cad du temps) néanmoins si l'on tiend compte des légers frottement le système devient irreversible, il évolu vers l'etat de repos mécanique. En effet un petit isolé est une idéalisation. Donc tout système respecte le direction du temps.

La Terre elle-même devrait évoluer vers la mort thermique. elle ne le fait pas car elle recoit du soleil de l'énergie "noble" qui maintiend la vie hors d'équilibre. ainsi la vie sur terre se nourrit de la mort thermique du soleil. si on continu ce raisonnement on peut remonter au big Bang à l' époque de la recombinaison électron positon avec émission de photons. En raccourci on s'apercoit que la fleche du temps est liée de ce point de vue a la décroissance de la temperature de l'univers et donc a son expansion.

Si on fait une synthese tres simple: l'univers est chaud et concentré. Lorqi'il évolue il faut de l'énergie noble en créant à la fois de l'espace dans lequel vont se condenser des objets.

Voila que je comprends la fleche du temps: c'est un fait d'experience, ni plus ni moins.

[invite7ce6aa19]

Salut !

J'aimerais savoir si le temps est seulement un axe sur un repère comportant toutes les dimensions de notre univers où s'il est indistinct de la matière et de ses réactions !

Oui en effet le premier role du temps est de décrire la succession des configurations matérielles des objets dans l'espace. S'il n'y avait qu'une seule configuration il n' y aurait pas besoin de temps. Et même s'il n'y avait qu'un seul objet il n'y aurait plus d'espace.

En bref: matière, espace, temps sont indissociables et je dirais même dans l'ordre dans lequel je l'ai énoncé est important.

Théoriquement on peut remonter le temps, mais cela veut'il dire que notre univers comporte déjà toute son histoire et que nous évoluons seulement par rapport à un axe sur un vecteur en translation... en gros est ce que le passé et le futur existe de même que le présent?

La tu touches a une question difficile. en fait c'est un fait d'expérience que:

1- le temps s'écoule et l'on y peut rien. Hélas!
2- Il s'écoule dans un sens et pas l'autre.
3- Les lois de la physique décrivent comment des grandeurs physiques (objet de mesure) évoluent avec le temps.
4- passé present et futur existent dans la mesure où tu décris ce qui se passe sur l'axe du temps. le présent c'est par exemple une origine de coordonnée particulière assujetie à ton existence individuelle. a gauche c'est le passé, à droite le présent.

Sinon y-a-t-il un rapport avec les diagrammes de Feynman qui décrivent l'évolution d'une particule dans le temps et ses interactions?

Les diagrammes de Feynman facinent beaucoup, je ne sais pas pourquoi. Il existe d'ailleurs une multitude de techniques de diagrammes et pas seulement ceux de Feynman. Les diagrammes sont un outil géométrique pour représenter les séries infinies et aider ainsi au calcul. Leur rôle est limité aux calculs de perturbation (développememt limité). pour moi c'est du calcul, pas vraiment de la physique.

Ne prend pas ma réponse comme une reponse absolue car je n'ai jamais pratiqué ce genre de technique, peut-être pourras-tu trouver une réponse plus élaborée.

mariposa

[invite441ba8b9]

4- passé present et futur existent dans la mesure où tu décris ce qui se passe sur l'axe du temps. le présent c'est par exemple une origine de coordonnée particulière assujetie à ton existence individuelle. a gauche c'est le passé, à droite le présent.

Ok, mais est ce que le passé et le future existe réellement de même que le présent?

[invite3ba07b63]

Il y a une autre expérience qui tend au même résultat : le temps n'existe pas dans le monde quantique.
Deux particules sont attachées à une particule radioactive, qui a une certaine probabilité de se désintégrer. Elle explose, nos deux particules s'en vont dans des directions différentes sous forme d'onde de probabilité. Lorsque l'une est détectée quelque part, l'autre apparaît instantanément à des années lumière de là...

Salut Pierre-Yves,

Etant complètement néophyte dans ce brol, je me permets une seule question : cette affirmation a été probablement "prouvée" mathématiquement mais personne se trouvant à des a.l. de là n'a pu la vérifier, d'où en est-on réllement sûr ????

[invite3ba07b63]

Ok, mais est ce que le passé et le future existe réellement de même que le présent?

Bah, disons que le passé a réellement existé, au temps où il était présent réel.
Que le futur existera réellement quand il deviendra un présent réel qui s'impose à nous...
Et que le présent réel existe tout le temps, asteur où j'écris et + tard quand tu liras mon brol....

C'est ça le temps pour nous autres humains, une suite d'intantanés insaisissables mais qu'on peut "provoquer", "prévoir" mais plus modifier....

[invite7ce6aa19]

Ok, mais est ce que le passé et le future existe réellement de même que le présent?

Oui le passé existe: le tsunami a bien eu lieu le 26 décembre au nord de Sumatra.

le futur c'est du present en devenir et même du passé en devenir.
Si tu roules A 100km/h devant un mur situé à 1m; je prédis avec certitude que tu vas mourir. le présent est fugitif mais douloureux!


Mariposa

[invite8c514936]

C'est une vision totalement déterministe que tu proposes ici, mariposa, et on pourrait trouver des situations tordues dans lesquelles ton affirmation fracassante (ha ha ha...) ne serait pas si évidente :

Ce mur est relié à un dispositif qui permet de l'escamoter assez vite pour qu'on puisse l'éviter. Le dispositif est lui-même relié à un atome radioactif, et l'ouverture sera déclenchée par la désintégration éventuelle de l'atome... Boum ou pas boum ??

(on peut même intercaler un chat dans la chaine du dispositif, ou le mettre dans la voiture, puisqu'apparemment les physiciens quantiques n'aiment pas les chats... )

[invite7ce6aa19]

C'est une vision totalement déterministe que tu proposes ici, mariposa

Bien entendu. Mon but était de répondre à la question précédente sur la réalité du présent et du futur. J'ai répondu dans un cadre de physique classique. pourquoi faire compliqué quand on peut dire les choses simplement!

et on pourrait trouver des situations tordues dans lesquelles ton affirmation fracassante (ha ha ha...) ne serait pas si évidente :
Ce mur est relié à un dispositif qui permet de l'escamoter assez vite pour qu'on puisse l'éviter. Le dispositif est lui-même relié à un atome radioactif, et l'ouverture sera déclenchée par la désintégration éventuelle de l'atome... Boum ou pas boum ?

Bien entendu à partir du moment où le système comporte une partie quantique il faut employer le langage de la MQ. Dans ce cas je fais une prévision probabiliste. Avec une nuance, l'équation de schrodinger elle-même est une equation déterministe. c'est la fonction d'onde qui porte les probabilités. on note que pour vérifier la théorie dans le cas de ton expérience il faudra beaucoup de morts!!!

(on peut même intercaler un chat dans la chaine du dispositif, ou le mettre dans la voiture, puisqu'apparemment les physiciens quantiques n'aiment pas les chats... )

Non hors de questions d'utiliser des chats..........

[invitea0046ad4]

Hi

Tiens, pendant que j'y suis, une question que je m'étais posée :
- est-ce que le fait que des particules instables se désintègrent ne définit pas une flèche du temps ? Toutes ces réactions sont elles réversibles dans la pratique, surtout quand elles produisent des photons ?
- en particulier si le proton est instable, même avec une très longue durée de vie, est-ce qui celà ne définit pas une flèche du temps de l'univers ? A la fin des temps, il ne reste plus qu'une soupe de photons

Au fait, sur le fameux chat.
Tout le monde sait qu'il est mort.
...de faim, dans sa boite.

Ensuite, est-ce qu'on a pas une certaine probabilité de passer à travers le mur, par effet tunnel ? En essayant suffisamment longtemps, comme les Shaddoks.

A+

[invite7ce6aa19]

Hi
Tiens, pendant que j'y suis, une question que je m'étais posée :
- est-ce que le fait que des particules instables se désintègrent ne définit pas une flèche du temps ?

Absoluement, lorque des particules instables se désintégrent ou tout simplement lorqu'un atome ou une molécule excité vont vers leur état fondamental avec émission de photon, le processus est ireversible et correspond a une augmentation d'entropie.

Toutes ces réactions sont elles réversibles dans la pratique, surtout quand elles produisent des photons ?

Non un photon qui a été émis s'en va à l'infini. on peut toutefois construire des expériences un peu particulière:

1- Si on met un atome excité dans une cavité optique accordé sur la longueur d'onde d'émission de l'atome, le système oscille entre 2 états: premier état: atome excité et pas de photons atome deuxième état: état fondamental + 1 photon dans la cavité. Dans ce cas le système est reversible.

2- plus rigolo: même chose que précedemment mais la cavité est légérement désaccordée: l'atome reste dans son état excité, rien ne bouge, pas de photon

- en particulier si le proton est instable, même avec une très longue durée de vie, est-ce qui celà ne définit pas une flèche du temps de l'univers ?

oui et pour les mêmes raisons.

A la fin des temps, il ne reste plus qu'une soupe de photons

Trop d'inconnues en physique actuellement pour répondre à une telle question

Au fait, sur le fameux chat.
Tout le monde sait qu'il est mort.
...de faim, dans sa boite.

non je ne savais pas, mauvaise nouvelle!! J'ai 2 chats dont 1 actuellement sur mes genoux, il est vivant. Par contre il comprend rien à ce que je fais.

[invitea0046ad4]

Merci pour ces éclaircissements.

Je suis toujours un peu troublé d'entendre parler d'entropie dans ce genre de situation, mais c'est peut-être parce que j'en suis resté au concept de physique statistique, et il y a peut-être des définitions plus générales que je ne connais pas.

A+

[chaverondier]

Affirmer comme le fait MEHAUTE: l'irréversibilité serait le seul fruit de notre volonté de mesure me semble éloigné de la démarche scientifique.

Tout à fait. Pour ma part j’ai compris que Mehaute prenait le contrepied de l'affirmation ci-dessus (avec laquelle je suis bien sûr en profond désaccord)

C'est un fait d'expérience que tout système isolé tend vers son équilibre thermodynamique.

Ce n’est pas seulement un fait d’expérience. Cela se modélise et s’explique bien d’un point de vue théorique en physique statistique.

C'est pourquoi également tout évolue dans le même sens ce qui donne cette donnée empirique et irréfutable qui est la direction du temps

C’est une affirmation de bon sens s’appuyant sur l’observation des phénomènes irréversibles à notre échelle d’observation. Toutefois, le bon sens (auquel je tiens pourtant beaucoup) on doit parfois s’en méfier quand on aborde des problèmes vraiment fondamentaux. En ce qui concerne la flèche du temps, j’ai peur que notre bon sens ne soit un piège nous emprisonnant dans une vision causale d’observateur macroscopique inappropriée pour expliquer, modéliser et interpréter la flèche du temps (notamment le caractère irréversible de la réduction du paquet d’onde) sans conflit avec la symétrie T prévalant dans la majorité des cas au niveau des interactions fondamentales (cf The Direction of Time de Hans Dieter Zeh http://www.time-direction.de/ ainsi que The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics de John G. Cramer Department of Physics University of Washington http://mist.npl.washington.edu/ti/ )

et non comme le dit MEHAUTE un effet de mesure et donc subjectif.

Je ne crois pas du tout au caractère fondamental de la présence effective d’un observateur pour engendrer l'irréversibilité d’une évolution. Pour ma part, j’ai cru comprendre que Mehaute prenait le contrepied de cette interprétation subjective de l’irréversibilité.

En effet, attribuer à la présence effective de l’observateur d’une évolution irréversible, le rôle de cause de cette irréversibilité, c'est donner bien trop d'importance à une telle présence. Cela revient à s’imaginer que les enregistrements d’un appareil de mesure ont besoin d'être observés pour exister. On peut d’ailleurs illustrer la non pertinence de cette interprétation subjective de la mesure en s’intéressant à l'observation des ossements de dinosaure par un paléontologue. L’espèce des dinosaures n’a pas attendu pendant 65 millions d’années, en état de superposition quantique entre la vie et la mort, l’observation du paléontologue pour s’éteindre. Correctement analysée, l’observation de ces ossements de dinosaure par le paléontologue n’est pas la cause de leur extinction. Elle en apporte seulement la preuve.

Par contre je ne suis pas convaincu de l'existence d'une flèche du temps qui pourrait exister indépendamment de considérations thermodynamiques statistiques. Selon moi, la flèche du temps présente donc (malgré tout) un caractère non objectif. Cette non objectivité ne reposerait pas sur le besoin de la présence effective d'un observateur censée garantir l'irréversibilité de telle ou telle évolution mais elle repose tout de même sur le choix d'une classe d'observateurs. Le choix de cette classe d’observateurs est nécessaire pour définir l'horizon d’observation des degrés de liberté requis pour définir complètement l'état du système observé et l'horizon d’action sur les causes de l'évolution du système.

Dans cette hypothèse, une évolution est alors qualifiée d’irréversible quand un observateur d’une classe donnée n’a plus moyen de l’effacer (parce que les causes qui permettraient cet effacement ne sont plus à sa portée d’observateur macroscopique, ie se situent au delà de son horizon d’action). En ce qui concerne la perte d’information associée à la croissance d’entropie d’un phénomène irréversible, à mon avis, elle correspond à un horizon d’observation. Il s’agit de l’échelle d’observation au delà de laquelle les grandeurs qui permettraient une modélisation unitaire, déterministe et réversible de l’évolution du système observé se situent au delà de l’horizon d’observation d'une classe d’observateur donnée.

Voilà comment je comprends la flèche du temps : c'est un fait d'expérience, ni plus ni moins.

La loi de la chute des corps a été seulement un fait d'expérience pendant un bon moment. Il a fallu Kepler, Newton puis Lagrange (et même Poincaré, Einstein et Hilbert) pour aller plus loin et être en mesure de modéliser ce fait d'expérience à partir de notions plus fondamentales. Pour la flèche du temps, on peut penser qu'il en ira de même.

Bernard Chaverondier

[invite7ce6aa19]

Merci pour ces éclaircissements.

Je suis toujours un peu troublé d'entendre parler d'entropie dans ce genre de situation, mais c'est peut-être parce que j'en suis resté au concept de physique statistique, et il y a peut-être des définitions plus générales que je ne connais pas.

A+

Un truc simple: S= klnW

Supposons une molecule astreinte a un occupé un petit volume V.
On propose à la molécule d'occuper un volume beaucoup plus grand. L'entropie augmente. Pourquoi? Pour le comprendre il suffit de diviser l'espace en petit volumes élémentaires. Lorque le volume augmente le nombre de petits volumes augmente, cad le nombre de configurations possibles. c'est çà l'entropie! Pour le photon qui quitte l'atome il a tout l'espace pour lui!

En terme de théorie de l'information plus le volume est grand moins on sait on se trouve notre molécule. C'est une autre façon de voir l'entropie.
cordialement
Mariposa

[invite441ba8b9]

Je ne comprend pas très bien... Quand on dit qu'on peut théoriquement voyage dans le temps, qu'est ce que cela veut-il dire? Vous me laissez pensé que le passé et le futur ne se concoivent que par rapport au présent mais qu'ils n'existent pas en tant que tel... donc comment pourrais ton voyager dans le temps o_O? Quand on parle de voyage dans le temps, c'est seulement se déplacé plus rapidement que la lumière par l'intermédiaire d'un trou de ver par exemple?

Merci !

[invite7ce6aa19]

Tout à fait. Pour ma part j’ai compris que Mehaute prenait le contrepied de l'affirmation ci-dessus (avec laquelle je suis bien sûr en profond désaccord)Ce n’est pas seulement un fait d’expérience. Cela se modélise et s’explique bien d’un point de vue théorique en physique statistique. C’est une affirmation de bon sens s’appuyant sur l’observation des phénomènes irréversibles à notre échelle d’observation. Toutefois, le bon sens (auquel je tiens pourtant beaucoup) on doit parfois s’en méfier quand on aborde des problèmes vraiment fondamentaux. En ce qui concerne la flèche du temps, j’ai peur que notre bon sens ne soit un piège nous emprisonnant dans une vision causale d’observateur macroscopique inappropriée pour expliquer, modéliser et interpréter la flèche du temps (notamment le caractère irréversible de la réduction du paquet d’onde) sans conflit avec la symétrie T prévalant dans la majorité des cas au niveau des interactions fondamentales (cf The Direction of Time de Hans Dieter Zeh http://www.time-direction.de/ ainsi que The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics de John G. Cramer Department of Physics University of Washington http://mist.npl.washington.edu/ti/ ) Je ne crois pas du tout au caractère fondamental de la présence effective d’un observateur pour engendrer l'irréversibilité d’une évolution. Pour ma part, j’ai cru comprendre que Mehaute prenait le contrepied de cette interprétation subjective de l’irréversibilité.

En effet, attribuer à la présence effective de l’observateur d’une évolution irréversible, le rôle de cause de cette irréversibilité, c'est donner bien trop d'importance à une telle présence. Cela revient à s’imaginer que les enregistrements d’un appareil de mesure ont besoin d'être observés pour exister. On peut d’ailleurs illustrer la non pertinence de cette interprétation subjective de la mesure en s’intéressant à l'observation des ossements de dinosaure par un paléontologue. L’espèce des dinosaures n’a pas attendu pendant 65 millions d’années, en état de superposition quantique entre la vie et la mort, l’observation du paléontologue pour s’éteindre. Correctement analysée, l’observation de ces ossements de dinosaure par le paléontologue n’est pas la cause de leur extinction. Elle en apporte seulement la preuve.

Par contre je ne suis pas convaincu de l'existence d'une flèche du temps qui pourrait exister indépendamment de considérations thermodynamiques statistiques. Selon moi, la flèche du temps présente donc (malgré tout) un caractère non objectif. Cette non objectivité ne reposerait pas sur le besoin de la présence effective d'un observateur censée garantir l'irréversibilité de telle ou telle évolution mais elle repose tout de même sur le choix d'une classe d'observateurs. Le choix de cette classe d’observateurs est nécessaire pour définir l'horizon d’observation des degrés de liberté requis pour définir complètement l'état du système observé et l'horizon d’action sur les causes de l'évolution du système.

Dans cette hypothèse, une évolution est alors qualifiée d’irréversible quand un observateur d’une classe donnée n’a plus moyen de l’effacer (parce que les causes qui permettraient cet effacement ne sont plus à sa portée d’observateur macroscopique, ie se situent au delà de son horizon d’action). En ce qui concerne la perte d’information associée à la croissance d’entropie d’un phénomène irréversible, à mon avis, elle correspond à un horizon d’observation. Il s’agit de l’échelle d’observation au delà de laquelle les grandeurs qui permettraient une modélisation unitaire, déterministe et réversible de l’évolution du système observé se situent au delà de l’horizon d’observation d'une classe d’observateur donnée.La loi de la chute des corps a été seulement un fait d'expérience pendant un bon moment. Il a fallu Kepler, Newton puis Lagrange (et même Poincaré, Einstein et Hilbert) pour aller plus loin et être en mesure de modéliser ce fait d'expérience à partir de notions plus fondamentales. Pour la flèche du temps, on peut penser qu'il en ira de même.

Bernard Chaverondier

Observateurs?

J'avoue que ne comprends pas du tout pourquoi faire intervenir les observateurs, voire une classe d'observateurs. Pourrais-tu préciser sur un exemple simple pourquoi faire intervenir des observateurs. J'ai toujours eu une répulsion instinctive en MQ pour le chat de Schrodinger. Je suis tout ouvert à te lire....

Le problème du temps.

C'est vrai en passant de Newton à Einstein on a appronfondit la gravitation. Pourquoi? parcequ'il y avait une exigence logique d'avoir une physique invariante de Lorentz pour harmoniser Equations de Maxwell et dynamique Newtonienne puis une autre exigence logique était d'écrire une physique invariante dans n'importe quel repère (cad accéléré);

Et pour le temps, où est le problème?

[chaverondier]

Observateurs?
J'avoue que ne comprends pas du tout pourquoi faire intervenir les observateurs, voire une classe d'observateurs. Pourrais-tu préciser sur un exemple simple pourquoi faire intervenir des observateurs. J'ai toujours eu une répulsion instinctive en MQ pour le chat de Schrodinger.

C'est vrai en passant de Newton à Einstein on a approfondi la gravitation. Pourquoi? parce qu'il y avait une exigence logique d'avoir une physique invariante de Lorentz pour harmoniser Equations de Maxwell et dynamique Newtonienne puis une autre exigence logique était d'écrire une physique invariante dans n'importe quel repère (cad accéléré);

Et pour le temps, où est le problème?

Il est dans le fait que, mis à part la désintégration du Kaon neutre, tout est T symétrique à l'échelle des interactions fondamentales. A partir de là, il y a bien une exigence logique : celle de définir un modèle de la flèche du temps permettant de rendre compte de l'irréversibilité de la mesure quantique pour harmoniser la dynamique non unitaire, irréversible et indéterministe s'accompagnant de croissance d'entropie de la mesure quantique avec la dynamique unitaire, réversible, déterministe et isentropique des évolutions quantiques.

On dispose d’un seul modèle de la flèche du temps à ma connaissance (à part peut-être les modèles d'espace-temps fractal ?). Il permet de modéliser la non unitarité, la perte d'information et l'irréversibilité des phénomènes physiques perçus par l'observateur macroscopique en partant d'un modèle mécanique d'interactions entre particules qui, à la base, est pourtant parfaitement déterministe. C'est le modèle de la flèche du temps qui émerge de la physique statistique.

Par exemple, quand on considère un gaz monoatomique de N atomes, la flèche du temps macroscopique permettant la distinction entre son évolution du présent vers le futur et son évolution du futur vers le présent est modélisée grâce à la croissance de l'entropie de Boltzmann. Celle-ci est un concept statistique. Elle fait intervenir la modélisation macroscopique du gaz par la distribution de probabilités de l'état de (position, impulsion) de ses particules dans l'espace de phase (de dimension 6) à une particule. L’équation de Boltzmann modélisant l’évolution de cette distribution de probabilités est non unitaire, irréversible et s’accompagne de croissance de l’entropie de Boltzmann. Elle traduit une perte progressive d’information sur l’état de (position, impulsion) d’une particule de gaz choisie au hasard.

Ce modèle de l’état du gaz laisse tomber l'information détaillée, inaccessible à l'observateur macroscopique, que l’on a dans le Gamma espace de phase à 6N dimensions (où N est le nombre d’atomes du gaz). Si on reste dans le Gamma espace de phase au lieu de tenir compte seulement de l’information accessible à l’observateur macroscopique, alors on a à faire à l’entropie de Gibbs. Or le gaz de N atomes évolue de façon unitaire, déterministe et réversible, à entropie de Gibbs constante dans le gamma-espace de phase de dimension 6N (selon l’équation de Liouville). C’est donc le fait de laisser tomber une partie de l’information (inaccessible à une certaine échelle d'observation) qui permet de faire émerger statistiquement la flèche du temps vue par la classe des observateurs macroscopiques.

Compte tenu de la forte similarité du caractère non unitaire, indéterministe, irréversible, s'accompagnant de croissance de l'entropie, associé à la mesure quantique avec ce même caractère observé en physique statistique lorsque l'on considère des phénomènes irréversibles, je suis tenté de penser (par analogie) que se déroulent, de façon déterministe et réversible, des phénomènes à une échelle d'observation qui nous échappe (échelle de Planck comme le suggère Gerard ‘t Hooft http://www.phys.uu.nl/~thooft/quantloss/tsld024.htm ?).

Il est alors tentant d'interpréter la flèche du temps définie par l'irréversibilité et l'indéterminisme apparent de la mesure quantique (observés à notre échelle) comme une émergence de nature statistique liée à un horizon d'action sur les causes du hasard quantique apparent et un horizon d'observation ne nous permettant pas d'accéder à toutes les informations nécessaires pour modéliser complètement l'état d'un système.

Pire, une partie des phénomènes se déroule peut-être à notre insu dans un temps inobservable car ne laissant pas de traces stables de son passage dans l’environnement, traces qui nous seraient nécessaires pour percevoir le déroulement de ce "temps réel" (replié en allers-retours dans le "temps macroscopiquement observable" comme le suggère le modèle time symmetric de John Cramer "The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics" http://mist.npl.washington.edu/ti/ ) donnant ainsi à l'observateur macroscopique l'impression que certains phénomènes quantiques irréversibles se déroulent en un temps nul.

Bernard Chaverondier

[invite441ba8b9]

Est il donc possible que certains phénomènes se déroulent à l'issu d'une somme de facteurs qui ne nous seraient pas perceptibles (en boucles temporelles) ?

[chaverondier]

Est-il donc possible que certains phénomènes se déroulent à l'issu d'une somme de facteurs qui ne nous seraient pas perceptibles (en boucles temporelles) ?

A mon sens il n'est pas forcément absurde de se poser la question compte tenu du bon fonctionnement mathématique de la théorie time symmetric de John Cramer, Department of Physics, University of Washington "The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics" http://mist.npl.washington.edu/ti/ .

Les interactions entre un émetteur et un absorbeur sont censées y émerger d'une interférence constructive entre ondes retardées se propageant du présent vers le futur (en allant de l'émetteur vers l'absorbeur) et d'ondes avancées se propageant du futur vers le présent en revenant du récepteur vers l'émetteur en violation du principe de causalité.

Cette théorie est dérivée de la théorie générale de l'absorbeur de Wheeler et Feynman "The Arrow of Electromagnetic Time and Generalized Absorber Theory" http://www.npl.washington.edu/npl/in...ime/dtime.html

Malgré tout, il est important de signaler qu'il n'y a pas encore de confirmation expérimentale permettant de préférer cette interprétation time-symmetric de la mécanique quantique (suggérant d'attribuer à la flèche du temps une interprétation de nature purement thermodynamique statistique) à des interprétations plus traditionnelles et plus conformes à notre perception d'un temps s'écoulant objectivement à sens unique du présent vers le futur (indépendamment de tout observateur et ce à toutes les échelles donc indépendamment de toutes considérations statistiques liées à une échelle d'observation).

Malgré une certaine légitimité des arguments physiques justifiant l'exploration de cette piste (essentiellement le caractère T-symétrique des interactions fondamentales à l'exception de la désintégration du Kaon Neutre) la prudence doit donc rester de rigueur.

Bernard Chaverondier

[invite441ba8b9]

Je trouve ca assez intéressant...

Serait il donc possible que notre univers à déjà une destiné réelle, plus précisément que le futur, le passé et le présent existent simultanément et que nous évoluons sur un axe temporel ?

@+

[mandracs]

Bonjour Mr Chaverondier,

Vous avez dit:

Compte tenu de la forte similarité du caractère non unitaire, indéterministe, irréversible, s'accompagnant de croissance de l'entropie, associé à la mesure quantique avec ce même caractère observé en physique statistique lorsque l'on considère des phénomènes irréversibles, je suis tenté de penser (par analogie) que se déroulent, de façon déterministe et réversible, des phénomènes à une échelle d'observation qui nous échappe (échelle de Planck comme le suggère Gerard ‘t Hooft

J'aurais voulu savoir si les inégalités de Heisenberg était toujours valable sur ce point là.
Puisqu'il me semble justement qu'on ne les appelle plus incertitude mais inégalité car ce n'est pas une incertitude de la mesure mais un fait réel.
Dans ce cas puisqu'elles ont été établies independamment de la nature de l'observateur comment peut-on parler de déterminisme même dans le cas de l'échelle de Planck.

Merci.

[chaverondier]

Serait il donc possible que notre univers ait déjà une destiné réelle, plus précisément que le futur, le passé et le présent existent simultanément et que nous évoluons sur un axe temporel ?

Je ne sais pas répondre à cette question car je ne sais pas ce que veut dire « avoir une destinée réelle » ni ce que signifie « existe simultanément » car cette expression fait implicitement appel à une notion non définie de simultanéité (dans quel temps ? selon quel protocole expérimental de définition de cette simultanéité ?).

Je me contente de signaler qu'il existe des interrogations (que je crois légitimes d'un point de vue scientifique) quant à la nature physique de la flèche du temps.

L'hypothèse envisagée c'est que la flèche du temps observable demande des traces observables de son écoulement, donc des enregistrements, que je suppose être des états d'équilibre de nature thermodynamique statistique, c'est à dire des états qui paraissent figés en raison d'une impossibilité d'accès à l'information en dessous d'une certaine échelle d’observation.

Compte tenu du caractère T-symétrique des interactions fondamentales et du caractère au contraire irréversible de l'écoulement du temps observable et en particulier du caractère irréversible de la mesure quantique (et phénomènes quantiques irréversibles qui jouent le même rôle) je ne vois pas de raison d'exclure l'hypothèse selon laquelle la flèche du temps observée à notre échelle soit de nature thermodynamique statistique.

Si tel est le cas, une partie des phénomènes est susceptible de se dérouler à notre insu, selon "un temps inobservable" car ne laissant pas de traces stables dans l’environnement, faisant des allers-retours dans le "temps macroscopique observable" comme le suggère la théorie de John Cramer "Transactional Interpretation of Quantum Mechanics" (cf http://mist.npl.washington.edu/ti/ théorie dérivée de la théorie de l'absorbeur de Wheeler et Feynman http://www.npl.washington.edu/npl/in...ime/dtime.html ) de la même façon que le chahut invraisemblable des molécules d'un gaz en équilibre de pression et de température échappe totalement à l'observation à notre échelle macroscopique, échelle à laquelle l'état du gaz semble figé dans une immobilité parfaite.

De même qu'à une échelle suffisamment fine (modélisation dans le gamma espace de phase décrivant la position et le mouvement individuel de chaque molécule de gaz) l'évolution d'un gaz est déterministe, unitaire, réversible et isentropique alors qu'à une échelle de description plus grossière (modélisation dans l'espace de phase à une particule de la distribution des positions, impulsions et moments cinétiques des molécules du gaz) elle semble, non unitaire, irréversible et s'accompagne d'une dégradation de l'information modélisée par une croissance de l'entropie de Boltzmann, je suggère que la non unitarité, l'indéterminisme et l'irréversibilité accompagnée de perte d'information et de croissance de l'entropie associés à la réduction du paquet d'onde (lors d'une mesure quantique) soient aussi de nature thermodynamique statistique à indéterminisme apparent cachant une évolution unitaire, déterministe, réversible et isentropique à une échelle d'observation qui à ce jour nous échapperait (échelle de Planck comme le suggère Gerard 't Hooft cf http://www.phys.uu.nl/~thooft/quantloss/tsld024.htm ?) .

Bernard Chaverondier

[chaverondier]

je suis tenté de penser (par analogie) que se déroulent, de façon déterministe et réversible, des phénomènes à une échelle d'observation qui nous échappe (échelle de Planck comme le suggère Gerard ‘t Hooft ?)

J'aurais voulu savoir si, dans cette hypothèse, les inégalités de Heisenberg étaient toujours valables car ce n'est pas une incertitude de la mesure mais un fait réel.

Les inégalités de Heisenberg sont un fait réel découlant d'une relation mathématique entre l'écart type d'une fonction et celui de sa transformée de Fourier. Par contre, notre incapacité, par exemple, à prédire le spin vertical (up ou down) que va prendre un électron de spin horizontal connu n'est pas la seule conséquence des inégalités de Heisenberg. Il est la conséquence des inégalités de Heisenberg ET de l'indéterminisme de la mesure quantique (indéterminisme que j’ai tendance à croire apparent de nature thermodynamique statistique). Je détaille plus loin ce point essentiel.

Dans ce cas puisque ces inégalités ont été établies indépendamment de la nature de l'observateur comment peut-on parler de déterminisme même dans le cas de l'échelle de Planck ?

Les inégalités de Heisenberg ne sont pas la preuve d'un indéterminisme quantique, mais la manifestation, par exemple, du fait qu'une "particule" quantique ne peut avoir en même temps une position localisée dans l'espace et une impulsion parfaitement définie.

D'une façon générale quand deux observables A et B ne commutent pas, le système ne peut pas être à la fois dans un état propre de l’observable A et dans un état propre de l’observable B. Cela ne remet pas du tout en cause le déterminisme de l'évolution quantique tant que l'on ne procède pas à une mesure quantique. En effet, les incertitudes de Heisenberg n'empêchent pas les évolutions quantiques d'être régies par l'équation déterministe de Schrödinger (en MQ non relativiste).

Par contre, l'indéterminisme se manifeste quand on fait, par exemple, suivre la mesure de spin à 0° d'un électron par sa mesure de spin à 90°. Si l'on connaît parfaitement l'état de spin à 0° de l'électron, on ne sait pas, à ce jour, prédire le spin qu'il va prendre (up ou down) dans une mesure de spin à 90°.

L'hypothèse déterministe revient à admettre qu'il existe certaines causes du hasard quantique apparent de la mesure quantique (certains effets suggèrent qu'elles puissent être liées à l'interaction gravitationnelle. cf décohérence gravitationnelle http://arachne.spectro.jussieu.fr/Vacuum/Decoherence/ ) se situant à un niveau échappant à nos possibilités actuelles d'observation. La connaissance de ces causes supposées permettrait de prédire dans quel état de spin à 90° l'électron va basculer (up ou down) connaissant son état de spin à 0° (spin droit ou spin gauche vis à vis d'un axe horizontal avant cette mesure de spin à 90°) ET les causes supposées qui vont le contraindre à choisir entre spin up et spin down quand il va basculer d’un état de spin à 0° à un état de spin à 90°.

Bref, l’hypothèse du déterminisme de la mesure quantique, à indéterminisme apparent de nature thermodynamique statistique, ne remet pas en cause (heureusement) les inégalités de Heisenberg, c’est à dire l'impossibilité de connaître en même temps la valeur de deux observables conjuguées. Il exige seulement d’admettre que quand le système est dans un état propre d'une observable A et que l'on mesure une observable conjuguée B, le changement d'état consistant à passer d’un état propre connu de l'observable A à l'un des états propres de l'observable B pourrait être une dynamique d’évolution déterministe (donc prévisible si les causes de cette évolution étaient connues) régie par des causes qui nous échappent à notre échelle d'observation.

Bernard Chaverondier

[mandracs]

Merci pour votre réponse. J'ai encore une petite question.

Il exige seulement d’admettre que quand le système est dans un état propre d'une observable A et que l'on mesure une observable conjuguée B, le changement d'état consistant à passer d’un état propre connu de l'observable A à l'un des états propres de l'observable B pourrait être une dynamique d’évolution déterministe (donc prévisible si les causes de cette évolution étaient connues) régie par des causes qui nous échappent à notre échelle d'observation.

Cette évolution dynamique et déterministe serait donc régit par des équations qui feraient intervenir le temps. La question que je me pose est serait-il dans ce cas possible dans le cas de la mesure de la position d'une particule par exemple de déduire, par l'intermédiaire de cette évolution, l'impulsion à l'instant de la mesure de la position.
Plus généralement dans le cas de deux opérateurs qui ne commutent pas de déduire la valeur qu'aurait eu l'un deux au moment de la mesure de l'autre ?

[chaverondier]

Quand le système est dans un état propre d'une observable A et que l'on mesure une observable conjuguée B, le changement d'état consistant à passer d’un état propre connu de l'observable A à l'un des états propres de l'observable B pourrait être une dynamique d’évolution déterministe (donc prévisible si les causes de cette évolution étaient connues) régie par des causes qui nous échappent à notre échelle d'observation.

Cette évolution dynamique et déterministe serait donc régie par des équations qui feraient intervenir le temps.

La réduction du paquet d'onde consiste à faire passer brutalement le vecteur d'état du système considéré dans un état propre d'une observable (après que le vecteur d'état modélisant le système + l'appareil de mesure + l'environnement soit passé par une évolution unitaire, déterministe et réversible de décohérence au cours de laquelle l'opérateur densité réduit du système observé est devenu diagonal dans la base Hilbertienne préférée de l'appareil de mesure).

Si l'hypothèse déterministe est correcte, je ne sais pas si la "dynamique de réduction instantanée" du paquet d'onde s'effectue instantanément dans le "temps macroscopique observable" ou s'effectue (comme le suggère la Transactional Interpretation of Quantum Mehanics de John Cramer http://mist.npl.washington.edu/ti/ ) par des allers-retours dans le temps macroscopique observable jusqu'à ce qu'un état d'équilibre (donc observable) soit atteint.

L'observateur macroscopique, prisonnier des seules informations auxquelles il a accès, n'est peut-être pas en mesure de faire la différence entre ces deux possibilités.

La question que je me pose est : dans le cas de deux observables qui ne commutent pas, serait-il possible de déduire la valeur qu'aurait eu l'une d'elle au moment de la mesure de l'autre ?

Quand le système est dans un état propre d'une observable A, il ne peut pas être en même temps dans un état propre d'une observable conjuguée B. L'hypothèse déterministe suppose seulement qu'il existe des causes qui déterminent vers lequel des états propres de l'observable B (conjuguée à l'observable A) va évoluer le système quand il se trouve dans un état propre de l'observable A. Mais, si ces causes supposées changent, le système va évoluer du même état propre de l'observable A vers un autre des état propres de la variable B.

Bernard Chaverondier

[invite7ce6aa19]

Merci pour votre réponse. J'ai encore une petite question.

Cette évolution dynamique et déterministe serait donc régit par des équations qui feraient intervenir le temps. La question que je me pose est serait-il dans ce cas possible dans le cas de la mesure de la position d'une particule par exemple de déduire, par l'intermédiaire de cette évolution, l'impulsion à l'instant de la mesure de la position.
Plus généralement dans le cas de deux opérateurs qui ne commutent pas de déduire la valeur qu'aurait eu l'un deux au moment de la mesure de l'autre ?

La réponse est strictement non. on ne peut pas mesurer en même temps 2 grandeurs physiques représentés par 2 opérateurs qui ne commutent pas. Cela est inscrit dans les principes fondamentaux de la MQ et La MQ a été établit pour rendre compte de l'expérience. a ce jour aucune expérience n'a mis en cause ce principe et pour de bonnes raisons!!!