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Encore une histoire de chat!



  1. #1
    betatron

    Encore une histoire de chat!


    ------

    Bonjour à tous
    Essayons de faire de la physique. Prenons une boîte à chat de Schrödinger.
    Dotons-la d'un horodateur interne qui enregistre l'instant de la désintégration, d'un chat en bonne santé,avec sa réserve de croquettes bonnes et toxiques et laissons le tout reposer en paix.
    Un jour (rien ne presse), un quidam passe par là et ouvre la boîte. Il y voit un chat, malheureusement mort, pauvre bête, et avec la date de son décès affichée en clair. Ce qui semble clair aussi, c'est que la fonction d'onde s'est réduite à cette date. Ce n'est certainement pas le fait qu'on a ouvert la boîte.
    Maintenant, en essayant de mieux comprendre le sens de la MQ, je me dis: tant que je n'ai pas ouvert la boîte, il n'est peut-être pas certain qu'une chose comme le temps s'écoulait à l'intérieur d'elle. Ou peut-être avait-elle son temps propre. Dans cette hypothèse, évidemment, ce que l'horodateur a enregistré (ou pas?...) n'a aucun sens physique pour moi. L'effondrement du système dans un état irréversible (ou pas?...) n'a-t-il réellement lieu pour moi que lorsque j'ouvre? Le vecteur d'état est-il vraiment indissociable du système que j'ai préparé, mais alors dans ce cas, il serait relatif, différent pour chaque observateur. Pour celui qui m'aurait demandé de procéder à cette expérience et de lui référer les résultats, le système n'est pas le même, puisque'il m'inclut alors en tant qu'enregistreur intermédiaire. Pour le chat qui est parfaitement capable de voir tout seul l'affichage digital se figer juste avant son ingestion mortelle, c'est encore un autre système.
    Autre interrogation, sans doute rattachée, concernant l'intrication. Que faut-il pour intriquer deux systèmes? Depuis le temps que l'Univers existe, tout n'-at-il pas eu largement de temps de s'intriquer? Des objets déjà intriqués existent-ils naturellement dans le monde? Et enfin, des systèmes intriqués le sont-ils à jamais, "à usage unique", ou cessent-ils rapidement de l'être et comment?
    A toutes ces questions, les ouvrages de vulgarisation ne donnent guère de réponses.
    Est-ce que certains ici peuvent m'aider à me faire une idée correcte, et si possible en langage courant? "Ce qui se conçoit bien s'énonce clairement..." Peut-on dater sans ambiguïté l'heure du décès, ainsi que des débuts et des fins d'intrication, et si oui, comment est-ce possible?

    -----

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  3. #2
    mariposa

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Autre interrogation, sans doute rattachée, concernant l'intrication. Que faut-il pour intriquer deux systèmes? Depuis le temps que l'Univers existe, tout n'-at-il pas eu largement de temps de s'intriquer? Des objets déjà intriqués existent-ils naturellement dans le monde? Et enfin, des systèmes intriqués le sont-ils à jamais, "à usage unique", ou cessent-ils rapidement de l'être et comment?
    A toutes ces questions, les ouvrages de vulgarisation ne donnent guère de réponses.
    Est-ce que certains ici peuvent m'aider à me faire une idée correcte, et si possible en langage courant? "Ce qui se conçoit bien s'énonce clairement..." Peut-on dater sans ambiguïté l'heure du décès, ainsi que des débuts et des fins d'intrication, et si oui, comment est-ce possible?

    Bonjour,

    Expliquer l'intrication en langage courant ne me parait pas possible. il faut quand même pour commencer un tout petit peu de connaissances élémentaires de MQ.

    Question?

    Que sais-tu de la fonction d'onde en MQ.

    En attendant voilà une explication courte sans formules:

    Quand on écrit la fonction d'onde de 2 particules identiques indépendantes on devrait trouver que la probabilité de trouver l'une en un point r est indépendante de la position de l'autre. Autrement dit elles ne sont pas corrélées en position.

    et bien c'est faux, bien que n'interagissant pas les 2 particules sont fortement corrélées!!!

    Cela parait absurde et c'est pourtant ce qui dit le fomalisme de la MQ.

    Une conséquence de l'intrication est que dans un métal a température nulle soit 0K (Kelvin) il y a des électrons a grandes vitesses. Même chose pour une étoile à neutron à température nulle où les neutrons peuvent même avoir des vitesses relativistes.

  4. #3
    betatron

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Bonjour,

    Expliquer l'intrication en langage courant ne me parait pas possible. il faut quand même pour commencer un tout petit peu de connaissances élémentaires de MQ.

    Question?

    Que sais-tu de la fonction d'onde en MQ.

    En attendant voilà une explication courte sans formules:

    Quand on écrit la fonction d'onde de 2 particules identiques indépendantes on devrait trouver que la probabilité de trouver l'une en un point r est indépendante de la position de l'autre. Autrement dit elles ne sont pas corrélées en position.

    et bien c'est faux, bien que n'interagissant pas les 2 particules sont fortement corrélées!!!

    Cela parait absurde et c'est pourtant ce qui dit le fomalisme de la MQ.

    Une conséquence de l'intrication est que dans un métal a température nulle soit 0K (Kelvin) il y a des électrons a grandes vitesses. Même chose pour une étoile à neutron à température nulle où les neutrons peuvent même avoir des vitesses relativistes.
    pour le 1er point je m'en doutais un peu, du moins pour des fermions, puisque de principe d'exclusion de Pauli les empêche d'être dans le même état; donc je ne suis pas surpris que la présence d'une particule affecte les possibilités restant à l'autre
    pour les étoiles à neutrons à 0°K, ça j'avoue que je ne soupçonnais même pas l'existence d'étoiles aussi froides!
    mais cela ne répond guère aux questions que j'ai soulevées: je ne veux pas tant savoir comment l'équation d'onde se factorise, ou se diagonalise, ou peu importe la cuisine mathématique; je veux savoir comment nos mesures, dans le cas présent nos datations d'évènements, sont affectées par ce processus. A supposer que mon afficheur indique une date, c'est physiquement la date de quoi?

  5. #4
    mariposa

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    pour le 1er point je m'en doutais un peu, du moins pour des fermions, puisque de principe d'exclusion de Pauli les empêche d'être dans le même état;
    Le principe de Pauli c'est de l"histoire ancienne. A l'origie le principe de Pauli est fondé pragmatiquement sur un constant. C'est après la formulation de la MQ que le principe de Pauli apparait comme une conséquence logique de "l'intrication" des particules identiques.

    donc je ne suis pas surpris que la présence d'une particule affecte les possibilités restant à l'autre
    Tu as donc des capacités de comprehension exeptionnelles puisque la MQ dit que des particules sont corrélées alors même qu'ils n'existent aucune interaction entre-elles. Personne n'a aucune explication de cela aujourd'hui. A ma connaissance personne n'essaie même une tentative pour expliquer cela.
    .pour les étoiles à neutrons à 0°K, ça j'avoue que je ne soupçonnais même pas l'existence d'étoiles aussi froides!
    Il s'agir d'un modèle très simplifié d étoiles à neutrons.

    mais cela ne répond guère aux questions que j'ai soulevées: je ne veux pas tant savoir comment l'équation d'onde se factorise, ou se diagonalise, ou peu importe la cuisine mathématique;
    on ne peut comprendre la MQ qu'avec la cuisine mathématique (au demeurant très simple puisque reposant sur l'algébre linéaire BAC + 1). Toute intuition doit être encadrée par le formalisme de la MQ. Dans le cas contraire on raconte n'importe quoi.

    je veux savoir comment nos mesures, dans le cas présent nos datations d'évènements, sont affectées par ce processus.
    La mesure en MQ est très différente de la ce que l'on appelle la mesure en mécanique classique. Voir le "postulat de la mesure"

    A supposer que mon afficheur indique une date, c'est physiquement la date de quoi?
    Il faudrait préciser ta question.

  6. #5
    Pio2001

    Re : encore une histoire de chat!

    Bonjour Betatron,

    Je vais essayer de répondre, mais précisons d'abord deux choses :

    Premièrement, une boîte à Chat de Schrödinger, cela n'existe pas. C'est une analogie pour parler de particules élémentaires. Dans un premier temps, je répondrai donc en prenant une boîte qui n'existe pas, et cela sera valable pour des particules microscopiques.
    Puis je décrirai ce qui se passe avec une vraie boïte, selon la théorie, verifiée expérimentalement, de la décohérence.

    Deuxièmement, les réponses à ces questions dépendent de l'interprétation de la théorie. Je me baserai sur l'interprétation habituelle, héritée de Bohr, et prolongée par Carlo Rovelli.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Il y voit un chat, malheureusement mort, pauvre bête, et avec la date de son décès affichée en clair. Ce qui semble clair aussi, c'est que la fonction d'onde s'est réduite à cette date. Ce n'est certainement pas le fait qu'on a ouvert la boîte.
    Si, car l'horloge, comme le chat et les croquettes, reste entre temps dans un double état quantique "en route" + "arrêtée", comme le chat qui est "mort" + "vivant". Toutes les fonctions d'onde sont réduites quand tu ouvres la boîte. Le chat devient mort, et l'horloge devient arrêtée.
    Expérimentalement, on peut le montrer en décidant de ne pas ouvrir la boîte, et de recombiner les deux états "bonnes croquettes mangées" et "mauvaises croquettes mangées" en "croquettes pas mangées du tout". En mettant une lame recombinatrice au bout de deux trajets qu'un photon peut suivre, par exemple. Et cela marche. Les deux états se recombinent bien. Preuve qu'ils coexistaient dans la boîte.
    Dans l'expérience des fentes d'Young, ce sont les interférences qui montrent la coexistence des deux chemins.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Maintenant, en essayant de mieux comprendre le sens de la MQ, je me dis: tant que je n'ai pas ouvert la boîte, il n'est peut-être pas certain qu'une chose comme le temps s'écoulait à l'intérieur d'elle.
    Pour autant que je sache, si. Le temps échappe à la quantification. Ne serait-ce que parce qu'il y a des dérivées par rapport au temps dans l'équation de Schrödinger.

    Donc le temps s'écoule normalement dans la boîte, même si on ne l'ouvre pas.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Le vecteur d'état est-il vraiment indissociable du système que j'ai préparé, mais alors dans ce cas, il serait relatif, différent pour chaque observateur. Pour celui qui m'aurait demandé de procéder à cette expérience et de lui référer les résultats, le système n'est pas le même, puisque'il m'inclut alors en tant qu'enregistreur intermédiaire. Pour le chat qui est parfaitement capable de voir tout seul l'affichage digital se figer juste avant son ingestion mortelle, c'est encore un autre système.
    Cela dépend si le second observateur a pris soin ou non de t'enfermer dans une boîte à chat, et si le chat a enfermé l'horloge dans une boîte à horloge.
    Carlo Rovelli note que cela ne fait aucune différence en pratique. Le vecteur d'onde est donc différent pour chaque observateur. C'est l'interprétation relationnelle.
    Bohr attribuait des vecteurs d'onde réduits à tout ce qui est macroscopique, par opposition à microscopique.
    C'est donc la notion de "boîte à chat" qui fait la différence entre les deux.
    En pratique, il n'existe pas de boîte à chat, comme le montre le phénomène de décohérence.

    On a donc avec une boîte normale le chat qui décède directement, à l'instant qu'indique l'horloge. Cela se traduit par l'impossibilité de recombiner les deux états du chat. On dit qu'il y a eu décohérence.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Autre interrogation, sans doute rattachée, concernant l'intrication. Que faut-il pour intriquer deux systèmes? Depuis le temps que l'Univers existe, tout n'-at-il pas eu largement de temps de s'intriquer? Des objets déjà intriqués existent-ils naturellement dans le monde? Et enfin, des systèmes intriqués le sont-ils à jamais, "à usage unique", ou cessent-ils rapidement de l'être et comment?
    Difficile question. Je peux me tromper.
    Il me semble que dans l'interprétation de Bohr et avec décohérence, tout se désintrique quasi instantanément. On peut préparer en laboratoire des particules intriquées, mais leur intrication cesse dès qu'elles interagissent avec leur environnement.

    Dans l'interprétation des univers multiples, en revanche, tout est intriqué avec tout.
    Les deux interprétations étant équivalentes, comment passe-t-on de l'une à l'autre ? Eh bien l'intrication définit la branche d'univers dans laquelle on se trouve. Le chat est intriqué avec l'horloge car le chat mort ne connaît que l'horloge arrêtée, et le chat vivant que l'horloge en route.
    Dans l'interprétation habituelle, le chat et l'horloge se désintriquent lorsque la boîte est ouverte, car chat et horloge prennent un état déterminé de façon unique. Il n'y a donc plus rien à intriquer. Les autres possibilités ont disparu.

    En espérant avoir éclairé ta lanterne...
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    betatron

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    En espérant avoir éclairé ta lanterne...
    merci pour ces éclaircissements, mais j'avoue que ma lanterne reste assez faible...
    Il y a des choses qui me font poser de nouvelles questions dans ce que tu me dis.
    Premièrement, je crois comprendre que "mondes multiples" et décohérence sont deux approches mutuellement exclusives, même si elles arrivent au même résultat. D'ailleurs, intuitivement, j'aurais plutôt cru que c'était dans les mondes multiples que les particules ne n'intriquaient pas, n'avaient plus rien avoir les unes avec les autres.
    D'autre part, cette frontière (arbitraire) entre macro- et micro-scopique me gêne un peu, et me donne l'occasion de formuler une autre question qui me passait par l'esprit: dès qu'il y a interaction d'un électron intriqué avec quelque chose, si j'ai bien compris, on peut considérer cela comme une mesure. Il n'est pas nécessaire que l'instrument de mesure contienne 10^15 atomes. Un électron signale toujours sa présence, ne serait-ce que par un champ électrique, qui sera perçu par n'importe quelle particule d'épreuve située au voisinage. Un électron isolé de tout ne peut exister. Cela ne veut-il pas dire que l'électron se décorrèle quasi-instantanément? Comment peut-on espérer, une fois qu'on est arrivé à corréler deux particules, qu'elles le restent le temps d'en tirer quelque chose?

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  10. #7
    invité576543
    Invité

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Premièrement, je crois comprendre que "mondes multiples" et décohérence sont deux approches mutuellement exclusives, même si elles arrivent au même résultat.
    Ce sont deux notions qui se complètent. Elles sont d'ailleurs dans deux "domaines" différents : les mondes multiples sont une interprétation, la décohérence une propriété mathématique des équations de physique quantique appliquées à un grand nombre de particules.

    La décohérence vue dans l'interprétation des mondes multiples, c'est la diminution jusqu'à en être négligeable des interactions entre "deux mondes".

    D'ailleurs, intuitivement, j'aurais plutôt cru que c'était dans les mondes multiples que les particules ne n'intriquaient pas, n'avaient plus rien avoir les unes avec les autres.
    Après "un certain temps"... Dans l'interprétation des mondes multiples, l'intrication est interprétée comme une interaction entre "deux mondes".

    D'autre part, cette frontière (arbitraire) entre macro- et micro-scopique me gêne un peu
    Elle est passée de mode dans ces termes. Remplacée par la décohérence, que je comprends comme des considérations sur la loi des grands nombres et l'effet d'un grand nombre de degrés de liberté.

    Cordialement,

  11. #8
    Pio2001

    Re : encore une histoire de chat!

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Premièrement, je crois comprendre que "mondes multiples" et décohérence sont deux approches mutuellement exclusives,
    L'une des interprétations à mondes multiples, celles des "histoires décohérentes" n'est rien d'autre que la décohérence prise au pied de la lettre.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    D'ailleurs, intuitivement, j'aurais plutôt cru que c'était dans les mondes multiples que les particules ne n'intriquaient pas, n'avaient plus rien avoir les unes avec les autres.
    Il y a confusion entre les particules et leurs états. Dans les mondes multiples, le chat lit toujours l'heure. Chat et horloge restent intriqués. Par contre les états mort et vie se séparent complètement.
    Ce qui est intriqué, ce sont les particules A et B, par leurs états + et -.

    Citation Envoyé par betatron Voir le message
    Un électron signale toujours sa présence, ne serait-ce que par un champ électrique, qui sera perçu par n'importe quelle particule d'épreuve située au voisinage. Un électron isolé de tout ne peut exister. Cela ne veut-il pas dire que l'électron se décorrèle quasi-instantanément?
    Cela va contribuer à sa décohérence. Mais les différentes propriétés peuvent se réduire indépendemment les unes des autres. Si un électron se fait repérer en induisant un effet de recul ou une induction électrique au voisinage, cela ne réduit pas son spin, par exemple, tant que ce voisinage n'est pas spécialement sensible au spin. Cela dit, la marge de manoeuvre reste hyper limitée.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  12. #9
    betatron

    Re : encore une histoire de chat!

    Bonjour
    Merci pour vos réponses. Une masse d'autres seront les bienvenues.
    Le chemin est long vers la vérité. Il faut que je digère...

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