Controverse Bohr - Einstein : la boîte à photons

[invite9d4d6e2c]

Bonjour à tous!

Je reste perplexe devant la défense de Bohr concernant la boîte à photons présentée par Einstein. Il y a certainement un détail qui m'échappe!
Que l'on pardonne mon ignorance si quelque asphyxiante insanité s'est glissée dans les lignes ci-dessous...
Einstein, tentant de contrer le théorème d'incertitude d'Heisenberg, présente un problème à Bohr:
Soit une source de lumière placée dans une boîte. Une horloge de précision reliée à un obturateur permet de laisser sortir un photon.
Il soutient l'idée qu'il est possible de mesurer à la fois le temps (horloge) et l'énergie E ayant quitté la boîte (on pèse la boîte avant et après, et, suivant sa théorie de la relativité on peut déterminer E).
Bohr rétorque que l'allègement de la boîte provoque un déplacement de la boîte vers le haut, donc un mouvement par rapport au référentiel statique. Bohr rappelle à Einstein que le temps s'écoule alors différemment suivant la théorie de la relativité, ce qui engendre une incertitude quant au temps T d'émission.

Il y a une chose qui me chipote et pour laquelle je ne trouve pas de réponse; la réplique de Bohr table sur le fait que la mesure du poids de la boîte, obtenue à l'aide d'un dynamomètre engendre un mouvement.
Qu'en serait-il avec une balance statique?
Je n'ai pas trouvé sur le net de balance ayant cette spécificité, mais, l'exemple étant théorique, la balance peut l'être aussi.

Une âme charitable et pédagogue pourra-t-elle épargner mes neurones de cette incompréhension?

Merci d'avance!
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[invitebaef3cae]

Bonjour à tous!

Je reste perplexe devant la défense de Bohr concernant la boîte à photons présentée par Einstein. Il y a certainement un détail qui m'échappe!
Que l'on pardonne mon ignorance si quelque asphyxiante insanité s'est glissée dans les lignes ci-dessous...
Einstein, tentant de contrer le théorème d'incertitude d'Heisenberg, présente un problème à Bohr:
Soit une source de lumière placée dans une boîte. Une horloge de précision reliée à un obturateur permet de laisser sortir un photon.
Il soutient l'idée qu'il est possible de mesurer à la fois le temps (horloge) et l'énergie E ayant quitté la boîte (on pèse la boîte avant et après, et, suivant sa théorie de la relativité on peut déterminer E).
Bohr rétorque que l'allègement de la boîte provoque un déplacement de la boîte vers le haut, donc un mouvement par rapport au référentiel statique. Bohr rappelle à Einstein que le temps s'écoule alors différemment suivant la théorie de la relativité, ce qui engendre une incertitude quant au temps T d'émission.

Il y a une chose qui me chipote et pour laquelle je ne trouve pas de réponse; la réplique de Bohr table sur le fait que la mesure du poids de la boîte, obtenue à l'aide d'un dynamomètre engendre un mouvement.
Qu'en serait-il avec une balance statique?
Je n'ai pas trouvé sur le net de balance ayant cette spécificité, mais, l'exemple étant théorique, la balance peut l'être aussi.

Une âme charitable et pédagogue pourra-t-elle épargner mes neurones de cette incompréhension?

Merci d'avance!

bonjour,

personnellement je ne vois pas ce que vous appelez balance statique. La situation mesuré est statique, mais pas la balance (sauf si je la met sur un camion) et encore suivant le référentiel. Ensuite, il faut pour apprécier (dans le sens de juger) cette discussion vous remettre dans le contexte de l'époque du point de vue des connaissances.
Si un photon est expulsé, pensez vous que la boite va sagement restée sans rien faire?

l

le fait que la mesure du poids de la boîte, obtenue à l'aide d'un dynamomètre engendre un mouvement.

je ne crois pa que la mesure à l'aide d'un dynamomètre, puisse en soi, provoquer un mouvement.

Peut-être si vous nous donniez une idée de vos connaissances sur la relativité, nous pourrions beaucoup plus adapter notre réponse.

Grosso modo : ce n'est pas un le Théorème d'heisenberg, mais une relation d'incertitude! Elle est fondamentale en physique. Pour faire un parallèle avec le monde macroscopique, supposez que vous preniez en photo une voiture. si votre appareil est fixe, au passage de la voiture, celle-ci sera flou donc vous connaissez à un instant t sa position (photo) mais pas sa vitesse. inversement si vous suivez la voiture celleci sera nette mais pas le paysage vous connaitrez sa vitesse (vous suivez la voiture avec l'appareil) mais pas sa position.
la relation d'incertitude, traduit le fait que l'on ne peut déterminer à la fois la position et la vitesse d'une particule avec précision.

[invite9d4d6e2c]

bonjour,

personnellement je ne vois pas ce que vous appelez balance statique. La situation mesuré est statique, mais pas la balance (sauf si je la met sur un camion) et encore suivant le référentiel. Ensuite, il faut pour apprécier (dans le sens de juger) cette discussion vous remettre dans le contexte de l'époque du point de vue des connaissances.

Bonjour,

Merci pour votre réponse;

Par balance "statique", j'envisageais la possibilité de mesurer la différence de poids de la boîte SANS qu'elle bouge. (compensation instantanée, évaluation volumétrique, ou autre système).

Si un photon est expulsé, pensez vous que la boite va sagement restée sans rien faire?

Personnellement, c'est ce que j'aurais dit si elle n'était pas suspendue à un ressort

je ne crois pa que la mesure à l'aide d'un dynamomètre, puisse en soi, provoquer un mouvement.

J'imagine avoir été compris, il ne s'agit pas d'un cours de sémantique

Peut-être si vous nous donniez une idée de vos connaissances sur la relativité, nous pourrions beaucoup plus adapter notre réponse.

Sur la relativité mes connaissances sont relativement faibles, mais j'ai lu quelques ouvrages liés de près ou de loin, genre Kip Thorne, John Barrow, Stewart,..

J'ai juste du mal à concevoir ce que sous-entend la réponse de Bohr

[Pio2001]

Bohr rétorque que l'allègement de la boîte provoque un déplacement de la boîte vers le haut, donc un mouvement par rapport au référentiel statique. Bohr rappelle à Einstein que le temps s'écoule alors différemment suivant la théorie de la relativité, ce qui engendre une incertitude quant au temps T d'émission.

Moi aussi, cela me paraît bizarre, comme réponse.

Si on mesure l'instant d'émission ou d'arrivée du photon avec précision, on projette ce qui reste du système (la boîte, puiqu'en général on détruit le photon en le mesurant) sur un état d'énergie indéterminé.

En pesant la boîte par la suite, on projette à nouveau le système sur une valeur aléatoire de l'observable énergie-masse : on obtient un résultat aléatoire qui n'a rien à voir avec l'énergie du photon émis.

Que devient la loi de conservation de l'énergie ?
Quand on mesure selon l'axe horizontal un spin de valeur déterminée verticalement, le spin, bien que de valeur différente avant et après la mesure, ne devrait-il pas être conservé ? Je suppose que c'est le spin total particule + appareil de mesure, qui est conservé.

Il en serait donc de même pour l'énergie-masse. Le fait de mesurer celle-ci perturbe le système, et c'est le total énergie-masse de la boîte plus la balance qui est conservé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

Bonjour

Par balance "statique", j'envisageais la possibilité de mesurer la différence de poids de la boîte SANS qu'elle bouge. (compensation instantanée, évaluation volumétrique, ou autre système).

C'est une situation imaginaire, idealisee, qui contredit le principe meme de mesure du poids.

[invitef415ea4f]

Je pense pas que c'est la mesure qui engendre un mouvement, j'ai l'impression c'est plutot que quand un photon part de boite qu'il met celle ci en mouvement et que la mesure la remet dans un etat statique. Une balance parfaitement statique engendrait une violation de la conservation de la quantite de mouvement.

[invitef415ea4f]

ce qui m'echape, c'est si on pese la boite on fait une mesure. Or pour connaitre le poid avec precision il faut faire une mesure de la longueur du ressort - ou de la position de la boite. L'incertitude sur la vitesse de la boite doit etre de plus en plus grande si la mesure de la position est precise. Mais la seule chose qui peut faire bouger ou osciller la boite c'est les collisions des photons. Pourquoi augmenteraient ils avec une mesure de plus en plus precise ?

[triall]

Bonjour, pour la discussion Bohr Einstein, ce que j'ai cru comprendre c'est qu' Einstein prétendait connaître le moment exact où le photon est sorti(la boîte est remplie de photons grâce à une source) grâce à l'horloge, et son énergie exacte grâce au ressort .Ce qui normalement est interdit par le principe d'incertitude . Bohr lui a rétorqué que comme le ressort bouge dans le champ de gravitation (sens bas haut), le temps varie selon sa propre théorie , et donc il y a incertitude sur le temps . D'autre part il y a incertitude sur la position du ressort , à cause de l'incertitude position /vitesse .

Pour l'incertitude position du ressort : ce que je crois c'est que les photons sont comme un gaz, ils donnent leur poids en cédant de la quantité de mouvement sur les parois .Celle ci (la quantité) est différente en bas de la boîte qu'en haut , ce qui donne le poids total . Mais il s'agit d'un bombardement discontinu , le ressort devrait vibrer , pour moi l'incertitude sur la mesure est là .C'est à cause de cette vibration l'incertitude position/vitesse. (?)
Ce que je ne comprends pas, moi ,c'est comment l'on fait pour mesurer exactement le temps où un photon passe, sans le capturer ? Il me semble que l'horloge se déclenche quand le clapet de la boîte s'ouvre .Mais qui dit qu'un photon va sortir instantanément au moment même où la boîte s'ouvre, il me semble qu'il y a une autre incertitude ici !
Apparemment une balance statique n'existe pas !
Cordialement