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Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?



  1. #1
    LPTheKiller

    Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Je m'explique : La localité est usuellement définie comme le fait que "des objets distants ne peuvent avoir une influence directe l'un sur l'autre".
    Outre le fait que le terme "directe" dans "influence directe" n'est pas défini (qu'est-ce que deux événements simultanés ? Einstein n'a-t-il pas montré que cette notion était inconsistante ?), la notion d'influence pose problème. Qu'est-ce qu'une influence, s'il n'y a aucune énergie transmise, sinon un trompe-l'oeil conceptuel ? J'ai l'impression qu'on fait le même genre d'amalgame que lorsqu'on parle de la vitesse de l'ombre portée qui dépasse celle de la lumière : aucune importance, l'ombre n'est qu'un concept qui n'a pas de réalité physique.

    Maintenant, revenons-en au problème initial qui est désigné par "principe de localité", ou encore de "non-séparabilité".
    Lorsque Einstein introduit cette notion, il est clair qu'il a en tête le fait qu'on puisse ou pas faire des prédictions locales sur un système donné sans avoir à prendre en compte des phénomènes "non locaux" qui seraient dus à des objets extérieurs. << On ne voit pas comment les lois physiques pourraient être formulées et vérifiées sans une telle séparation. >>

    Or, si je ne m'abuse, cette séparation est absolument vérifiée par la mécanique quantique. Si on prend n'importe quel système donné, les évolutions probabilistes que l'on pourra prédire dessus ne seront jamais influencées par ce qu'il se passe à deux années-lumières d'ici, même s'il s'y trouve une particule intriquée ; sinon cela voudrait dire que l'on peut transmettre une information plus vite que la lumière.
    Au final, lors d'une comparaison des résultats des mesures effectuées aux deux bouts, une corrélation très particulière sera observée. Les événements qui se passent à chacun des deux bouts influent donc sur la comparaison, qui s'effectue ensuite, et cette influence est parfaitement relativiste.
    Mais le fait qu'il y ait ou non une particule intriquée quelque part dans l'univers avec celle que nous étudions ne joue strictement aucun rôle dans les prédictions que l'on pourra en faire localement.
    Et c'est pour cela que l'on a aucun problème pour "formuler et vérifier les lois de la physique", y compris celles de la MQ.

    Alors que demander de plus à une théorie physique que cette séparabilité ?? Tout le reste s'apparente pour moi (excusez-moi l'expression) à du bullshit conceptuel (qu'est-ce qu'une "influence" "directe" ??).

    -----


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  3. #2
    LPTheKiller

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Je voudrais terminer sur le fait que l'inexistence de variables cachées locales montre bien que la nature n'est pas déterministe à l'échelle de la MQ, mais en quoi cela montrerait-il également qu'elle n'est pas séparable (ou pas "locale", dans la définition que j'ai donné, la seule qui semble faire sens) ?
    N'y a-t-il pas comme une confusion avec la présence du mot "local" dans le nom de ces variables qui n'existent pas ?
    Que la MQ soit "non-locale" au sens de l'absence de variables cachées reviendrait donc simplement à dire qu'elle est fondamentalement probabiliste ?
    Dernière modification par LPTheKiller ; 12/12/2011 à 05h58.

  4. #3
    rommelus

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par LPTheKiller Voir le message
    qu'est-ce que deux événements simultanés ? Einstein n'a-t-il pas montré que cette notion était inconsistante ?
    Qu'est qui est inconsistant dans la définition de la simultanéité entre deux évènements par un expérimentateur inertiel de la relativité restreinte (théorie absolument cohérente) ?

    Cordialement,
    Rommel Nana Dutchou

  5. #4
    LPTheKiller

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par rommelus Voir le message
    Qu'est qui est inconsistant dans la définition de la simultanéité entre deux évènements par un expérimentateur inertiel de la relativité restreinte (théorie absolument cohérente) ?
    Rommel Nana Dutchou
    Merci pour la réponse. Je me suis mal exprimé. Ce qui est inconsistant, c'est d'imaginer une simultanéité dans l'absolu. Il faut préciser un observateur, et la définition n'en donne pas. D'où ma remarque que "influence directe" (ou "influence instantanée") n'est pas une expression bien définie.
    Il est possible que je fasse des erreurs de raisonnement, n'hésitez pas à me contredire...
    Dernière modification par LPTheKiller ; 12/12/2011 à 09h08.

  6. #5
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour,

    prenons un exemple concret. Trois etudiants sont munis d'un appareil qui peut mesurer les proprietes A ou B, chacune pouvant prendre les valeurs +1 ou -1, mais dont ils ne connaissent pas la nature. Ils recoivent un signal qui leur est envoye par une station centrale dont le fonctionnement ne leur est pas revele, et notent avec minutie chacun de leurs resultats. L'important, c'est qu'ils effectuent leurs mesures a des point de l'espace-temps separe par un intervalle de type espace (ce type etant invariant). Disons qu'ils sont tous dans le referentiel de la station centrale, et que les mesures sont simultannees dans ce referentiel. Ils sont donc capables de correler leurs resultats apres coup.

    Des centaines de mesures ayant ete prises a la fin de la journee, ils se retrouvent pour comparer ce qu'ils trouvent, et font une observation. Chaque fois que l'un a mesure A et les deux autres B, le produit des resultats est +1 :



    Supposant le realisme local, c'est a dire que chaque observable a une valeur definie avant la mesure, ils predisent en prenant le produit des trois lignes que


    Maintenant, revelons ce qui passe vraiment : la propriete A est la mesure du spin d'un electron selon l'axe X, la propriete B dans la direction Y. La station centrale envoie l'etat (avec tous les spin selon Z)

    Vous pouvez montrer facilement que

    Le realisme local est mort.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    obi76

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    N'étant pas du tout dans ce domaine, je crois que c'est la première fois que je vois une explication aussi limpide...
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

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  10. #7
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    N'étant pas du tout dans ce domaine, je crois que c'est la première fois que je vois une explication aussi limpide...
    Merci, je dois rendre a Cesar : j'ai vu cette construction dans un cours du brillant et facetieux Sydney Coleman :
    Quantum mechanics in your face
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  11. #8
    vaincent

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par humanino Voir le message
    L'important, c'est qu'ils effectuent leurs mesures a des point de l'espace-temps separe par un intervalle de type espace (ce type etant invariant). Disons qu'ils sont tous dans le referentiel de la station centrale, et que les mesures sont simultannees dans ce referentiel. Ils sont donc capables de correler leurs resultats apres coup.
    Pourquoi est-ce si important que cela que les intruments de mesures soient causalement indépendants ? Est-ce-que cela assure le caractère local de chaque mesure ?

  12. #9
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par vaincent Voir le message
    Pourquoi est-ce si important que cela que les intruments de mesures soient causalement indépendants ? Est-ce-que cela assure le caractère local de chaque mesure ?
    Oui, c'est necessaire pour tester le caractere local des observations.

    Notez aussi que cette construction n'implique pas que l'on puisse transferer une information superluminique.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  13. #10
    mariposa

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour,


    On utilise d'une manière interchangeable les expressions de non séparabilité et de non local.

    Ces deux expressions ne peuvent en rien être interchangeable. Pourquoi?


    Des corrélations étranges: l'intrication.



    La propriété de non séparabilité est une propriété propre à la MQ:

    Cela veut dire que 2 (ou plusieurs) particules en absence d'interactions sont corrélées (par exemple en position).

    Cela veut dire que la densité de probabilité jointe P(r1,r2) ne peut pas se mettre sous la forme P(r1).P(r2).


    Les corrélations inévitables du problème à N corps


    Par contre 2 particules (ou plusieurs) en interactions (par exemple l'interaction de coulomb pour les électrons)

    sont automatiquement décrits par une densité de probabilité conjointe, ce qui est tout à fait normal.

    en fait les corrélations de position sont une expression qui appartiennent au problème à N corps, que ce soit de la physique classique ou de la physique quantique.

    Cela veut dire que la probabilité de trouver la particule en r1 dépend de la position de l'autre en r2.

    Autrement dit on ne peut pas construire un potentiel pour la particule au point r cad V(r). Le potentiel vu par la particule 1 est donc non local et on peut écrire V(r,r2)


    Moralité: les corrélations se traduisent toujours en non localité. La non séparabilité de la MQ étant des corrélations d'un type inédit.

    L'inverse n'est pas vrai les potentiels non locaux n'impliquent en rien la non séparabilité.

  14. #11
    LPTheKiller

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Bonjour à vous,

    Je connais le théorème de Bell et je sais que les observables n'ont pas de valeur définie avant la mesure. Je n'ai jamais dit le contraire ! Le problème que j'évoque est ailleurs.

    Ce que je voulais mettre en évidence, c'est que ces résultats ne violent ni la causalité, ni le fait que l'on puisse étudier n'importe quel système de manière locale et sans se préoccuper des objets extérieurs inaccessibles à notre étude.
    Lorsque l'étudiant 1 fait ses mesures, il trouve une distribution aléatoire qui se suffit à elle-même et n'a pas besoin des mesures des autres pour être expliquée (ces dernières pouvant même ne pas exister !), et ce même si ces mesures pourront montrer dans le futur des corrélations lors de la comparaison.


    Mais je me ferai sans doute mieux comprendre si je développe un peu mon point de vue. Il s'agit uniquement d'une interprétation un peu originale d'une expérience de pensée, interprétation qui (il me semble) évacue le paradoxe de non localité :

    On se place dans le contexte de cette expérience de pensée : http://quantumtantra.com/bell2.html

    Tout d'abord, on choisit de se placer du point de vue d'Alice.

    Si Alice et Bob sont côte à côte, mais que Bob est enfermé dans une "boîte imaginaire" telle qu'elle n'échange strictement (théoriquement) aucune information avec l'extérieur, alors on pourrait proposer que l'état de Bob (y compris l'orientation de son polariseur), comme celui d'une particule sur laquelle aucune mesure n'est effectuée, sera indéterminé. Ainsi en va-t-il donc de ses mesures et du pourcentage de correspondance entre les séquences d'Alice et de Bob. En fait chaque 1 et chaque 0 de la séquence de Bob sera indéterminé. La seule façon de déterminer tout cela, c'est de faire une observation de Bob, en ouvrant la boîte pour avoir des informations sur son contenu. (Nota: ici on ne considère pas que Bob se "mesure" lui-même comme le prédirait la Décohérence. On admet que tant qu'aucun signal n'a pu nous parvenir qui puisse nous informer sur l'état de Bob, alors celui-ci est indéterminé.)

    Maintenant, considérons que le pauvre Bob est remis en liberté, mais se situe à une très grande distance d'Alice. La relativité nous dit que lorsque Alice fait ses mesures, celles de Bob (ainsi que l'orientation de son polariseur) sont encore indéterminées, puisque aucun signal n'a pu encore avoir le temps de parvenir à Alice pour l'en informer. La distance séparant Alice de Bob agit effectivement exactement comme la paroi d'une boîte imaginaire telle qu'on l'évoquait plus tôt (boîte qui n'est donc pas si imaginaire que cela).

    Puisque pour Alice, l'orientation du polarisateur de Bob est indéterminée, même si celle-ci connaît le résultat de sa propre mesure, le résultat de celle Bob lui est totalement inconnu. On pourra parfaitement dire qu'à cet instant, le résultat de Bob est indéterminé au même titre qu'une particule isolée qui n'a pas encore été mesurée, comme si Bob avait été enfermé dans une boîte quantique ne laissant sortir aucune information. Ce qui signifie simplement qu'à cet instant, il n'existe aucun indice possible qui pourrait nous indiquer ce qu'il en est de Bob, à cause de la vitesse limite de propagation de tout signal.

    Nous pouvons proposer que lorsque Alice et Bob se retrouvent pour comparer leurs mesures, c'est qu'ils ne sont plus deux systèmes isolés (Nous faisons enfin une "observation" de Bob), et cela a pour effet de réduire l'indétermination de Bob à néant, ses mesures prenant une valeur définitive en fonction de celles d'Alice et en accord avec les lois de la mécanique quantique.

    On peut donc de cette manière expliquer les corrélations quantiques sans recourir à un quelconque phénomène à distance, qui serait "non local".
    Dernière modification par LPTheKiller ; 12/12/2011 à 19h14.

  15. #12
    Chip

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par humanino Voir le message
    Merci, je dois rendre a Cesar : j'ai vu cette construction dans un cours du brillant et facetieux Sydney Coleman :
    Quantum mechanics in your face
    J'en profite pour rendre réellement à César ce qui lui appartient: ce raisonnement est dû à Greenberger, Horne et Zeilinger (dans Bell's theorem, quantum theory and conceptions of the universe, p.73, 1989). J'imagine que Coleman les cite dans la vidéo, que je n'ai pas regardée. L'état décrit est appelé couramment état GHZ (pour Greenberger, Horne, Zeilinger).

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  17. #13
    vaincent

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par humanino Voir le message
    Bonjour,

    Oui, c'est necessaire pour tester le caractere local des observations.

    Notez aussi que cette construction n'implique pas que l'on puisse transferer une information superluminique.
    ok merci beaucoup!

  18. #14
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par Chip Voir le message
    J'en profite pour rendre réellement à César ce qui lui appartient: ce raisonnement est dû à Greenberger, Horne et Zeilinger (dans Bell's theorem, quantum theory and conceptions of the universe, p.73, 1989). J'imagine que Coleman les cite dans la vidéo, que je n'ai pas regardée. L'état décrit est appelé couramment état GHZ (pour Greenberger, Horne, Zeilinger).
    C'est juste, merci pour la correction ! Coleman les cite bien dans le cours.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  19. #15
    Fgordon

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Moralité: les corrélations se traduisent toujours en non localité. La non séparabilité de la MQ étant des corrélations d'un type inédit.

    L'inverse n'est pas vrai les potentiels non locaux n'impliquent en rien la non séparabilité.
    OK, donc cela veut dire que la non-localité a une portée plus générale que la non-séparabilité et englobe celle-ci...

    On peut donc parler, d'une façon générale, de non-localité, pour la réalité que décrit la MQ.

    Par contre, est-ce correct de parler du caractére non-local de la réalité, mis en évidence par les expériences d'Aspect ? Ou bien ces expériences n'ont-elle mis en évidence que la non-séparabilité ?
    La vraie vie est absente. Nous ne sommes pas au monde. (Rimbaud. Une saison en enfer)

  20. #16
    mariposa

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par Fgordon Voir le message
    OK, donc cela veut dire que la non-localité a une portée plus générale que la non-séparabilité et englobe celle-ci...

    Bonjour,


    Le non localité est une propriété du problème à N corps.


    Je m'explique:

    Supposons des planètes en interactions gravitationnelles, leurs mouvements sont donc corrélés. Supposons que je m'intéresse à une planète particulière A

    à un moment T1 elle se trouve au point R1 (T1) et voit un certain potentiel V(R1) au point R1 due aux autres planètes et puis tout le système de planètes évolue avec le temps.

    Au bout d' un certain temps T2 la planète A peut repasser au même point R1 mais où la configuration des autres planètes est différente si bien qu'elle verra au point R1 un autre potentiel que le précedent.

    Donc le potentiel de la planète A au point R1 doit s'écrire:

    V(R1, configuration autres planètes)


    Ce qui veut dire que je ne peut pas attribuer au point R1 un potentiel puisque celui-ci dépend de la position des autres planètes.

    On dit que le potentiel est non local, cad n'est pas un attribue du point R1



    On peut donc parler, d'une façon générale, de non-localité, pour la réalité que décrit la MQ.


    En MQ se passe quelque chose de très spécial les particules sont corrélés même si n y a pas d'interaction entre elles.

    Cela veut dire que les particules forment un tout, cad qu'elles sont inséparables: Il n'est pas possible de donner des attributs physiques à une partie du tout.

    Le bon terme est donc l'inséparabilité intrinsèque aux fondements de la MQ. Comme elles sont corrélés on peut en conclure que le potentiel est non local comme dans les problèmes à N corps.




    Par contre, est-ce correct de parler du caractére non-local de la réalité, mis en évidence par les expériences d'Aspect ? Ou bien ces expériences n'ont-elle mis en évidence que la non-séparabilité ?


    Comme je l'ai expliqué ci-dessus la non séparabilité implique la non localité, mais le contraire est faux.

    Les expériences d'Aspect sous plutôt une réponse aux objections d' Einstein sur le caractère incomplet de la MQ

    laissant entendre qu'il y a des variables cachées qui sauverait la MQ de ce qui paraissait comme un paradoxe.


    Il y a très longtemps que l'on sait que les états de la MQ sont non séparables et explique pourquoi il y a par exemple des conducteurs et des isolants.

    Si la séparabilité n'existait pas tous les corps seraient conducteurs!!!!

  21. #17
    Fgordon

    Re : Pourquoi dit-on que la mécanique quantique est non locale ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Le non localité est une propriété du problème à N corps.
    (...)Ce qui veut dire que je ne peut pas attribuer au point R1 un potentiel puisque celui-ci dépend de la position des autres planètes.

    On dit que le potentiel est non local, cad n'est pas un attribue du point R1
    OK, merci, donc cette notion de "non-localité" s'applique aussi dans la physique classique, avec interactions à distance "normales".

    Je comprends mieux ainsi pourquoi tu pointes l'incorrection à confondre non-localité et non-séparabilité (en parlant d'EPR par exemple).

    Cela dit, j'ai vu souvent cette notion de "non-localité" employée dans le seul sens "quantique" (objets corrélés sans interaction).


    Si la séparabilité n'existait pas tous les corps seraient conducteurs!!!!


    C'est à dire ?
    La vraie vie est absente. Nous ne sommes pas au monde. (Rimbaud. Une saison en enfer)

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