La relativité de simultanéité et le paradoxe EPR

[Rinaldo]

La relativité de la simultanéité est-elle une explication pour les expériences EPR avec des photons?

Un exemple de photons intriqués : Quand on mesure la polarisation de l'un des photons (avec un résultat aléatoire) l'autre photon montre une parfaite corrélation de la polarisation, même si les deux évènements de mesure sont séparés par un intervalle du genre temps.

Il semble qu'il y ait un problème de localité. Or, on sait que les photons ne vieillissent pas, et que pour eux le temps et les distances rétrécissent à zéro. Pour eux, tout se passe simultanément, et ils se trouvent partout en même temps. Je me demande si on peut considérer ce fait comme une explication à la fois locale et réaliste (et très simple) pour la téléportation quantique (de photons) ?
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[Nicophil]

Bonjour,

même si les deux évènements de mesure sont séparés par un intervalle du genre espace

non ?

[Deedee81]

Salut,

Dans le "paradoxe" EPR on ne peut pas utiliser l'intrication pour transmettre de l'information (du moins sans utilisation d'un canal classique comme en cryptographie quantique ou en téléportation quantique).

Par conséquent il n'y a pas conflit avec la relativité (ce qui serait bizarre car la mécanique quantique et la relativité restreinte se marient très bien).

Par contre, certaines interprétations (comme celle de Copenhague, et d'autres) introduisent un effet (purement interprétatif) instantané. Ce qui les rend incompatible avec la relativité.

C'est ennuyant. Il y a bien moyen de contourner ce problème (avec les interprétations relationnelles ou avec les états relatifs), mais les interprétations correspondantes sont toutes fort sophistiquée. Alors qu'en pratique, pour se passer de l'interprétation dite instrumentale, il faut être un peu maso. Comme je dis toujours : choisissez l'interprétation qui s'adapte à vos besoins.

La nature ne se laisse pas facilement comprendre

non ?

Si, c'est Aspect qui y est arrivé le premier.

[Rinaldo]

@Nicophil: Merci, bien vu !

@Deedee:
Tes observations concernent le côté observateur, la mécanique quantique, tout cela semble bien vrai, notamment il n'est pas possible de transmettre une information plus vite que la vitesse de la lumière.

Mais il reste à expliquer le fait que deux évènements mesurés simultanément peuvent se situer en intervalle genre espace. Il est vrai que ce fait est couvert par la non-localité de la mécanique quantique. Mais pour le cas marginal des particules sans masse je propose une explication qui est à la fois locale et réaliste.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Mais il reste à expliquer le fait que deux évènements mesurés simultanément peuvent se situer en intervalle genre espace.

??? Pas besoin d'explication, c'est par définition: si deux événements sont séparés par un intervalle de genre espace, alors il existe un référentiel relativement auquel ils sont simultanés. Et réciproquement.

(Par ailleurs le paradoxe EPR ne dépend en rien du fait que les particules soient sans masse.)

[Rinaldo]

Si une particule (massive ou sans masse) passe ces deux évènements, c'est la non-localité de la mécanique quantique qui joue. Alors, je me demande si pour des particules dépourvues de masse (v=c) il y a une explication plus simple - pour un photon tout se passe en même temps.

[Amanuensis]

Si une particule (massive ou sans masse) passe ces deux évènements

??? Qu'est-ce que cela veut dire?

Si la trajectoire d'une particule passe deux événements alors leur séparation ne peut pas être spatiale. (Elle est temporelle dans le cas masse non nulle, et de genre nul dans le cas masse nulle.)

De quels événements parlez-vous?

Si vous parlez des deux événements "mesure" dans une expérience EPR, alors il n'y aucune particule (masse nulle ou pas, pareil) dont la trajectoire passe par les deux événements.

[Rinaldo]

Correct, Amanuensis. Il faut lire "Si deux particules intriquées passent..." Il faut que je soigne ma précision, c'est vrai.

[mariposa]

Correct, Amanuensis. Il faut lire "Si deux particules intriquées passent..." Il faut que je soigne ma précision, c'est vrai.

Bonsoir,

l'expression " passe" ne veut rien dire dans ce contexte .En MQ il n y a pas de trajectoires, donc on ne passe pas pas un point a un moment donné.

[Amanuensis]

Correct, Amanuensis. Il faut lire "Si deux particules intriquées passent..." Il faut que je soigne ma précision, c'est vrai.

Mais même comme cela, il n'est pas clair de quoi on parle. Pour chaque particule il y a deux événements, la création et la mesure. Soit au total 3 événements. Chaque particule passe par deux d'entre eux, aucune particule ne passe par les deux mesures.

[Rinaldo]

Le chemin est de peu d'intérêt, l'important c'est qu'il s'agit de deux particules intriquées sans masse qui chacune sont mesurées à deux endroits, et que ces deux endroits se trouvent à un intervalle genre espace. Pour des particules sans masse le temps et les distances sont réduits à zéro ce qui exclut tout problème de non-localité.

[Amanuensis]

Pour des particules sans masse le temps et les distances sont réduits à zéro

Non. Le temps et l'espace deviennent juste "sans signification", ce qui n'implique pas qu'on puisse confondre "le temps et les distances sans signification" de l'une avec ""le temps et les distances sans signification" de l'autre.

Et, pour répéter, le cas EPR ne demande en rien des particules sans masse. Une "explication" limitée au cas sans masse n'a pas grand intérêt.

[Deedee81]

Salut,

J'arrive un peu comme les carabiniers mais je vais essayer de compléter en donnant une analogie.

Supposons qu'on aie deux explosions se produisant en deux endroits, au même moment. Dans un certain référentiel ces événements sont simultanés. Ca n'a rien d'anormal.

Ces deux événements sont corrélés. Y a-t-il une cause commune (par exemple un terroriste) ? L'enquête doit le vérifier mais en tout état de cause, rien d'anormal là non plus.

Impossible non plus de transmettre une information instantanée avec ça (le gens près de l'explosion A ne seront au courant de l'autre qu'un peu plus tard, même s'il y a un papier du terroriste parlant de ces deux explosions, l'information vient du passé et rien ne dit que l'autre explosion n'a pas fait long feu tant qu'on n'a pas eut l'information).

Jusque là, rien d'anormal : et c'est exactement ce que l'on a avec EPR !!!!

La "bizarrerie" quantique n'est pas là. Elle se trouve dans certaines corrélations (par exemple avec des particules jumelles pour des mesures du spin sous certains angles bien particuliers) que l'on ne devrait pas pouvoir obtenir avec un système classique. Il reste que donner une interprétation (donc en allant au-delà du simple constat, ce qu'on peut parfaitement faire si on regarde les équations et les mesures "sans essayer de comprendre plus que ça") locale reste une gageure. Mais ce n'est pas impossible, de telles interprétations existent.

Ca reste un peu du "chercher la petite bête" mais : c'est naturel (tout le monde aime bien comprendre) et j'estime qu'il faut avoir un cadre interprétatif cohérent pour progresser (par exemple en cosmologie quantique, même si là on est encore dans la spéculation théorique pure et dure, beaucoup de théoriciens adoptent les interprétations relationnelles ou celle des histoires cohérentes).

[stefjm]

Supposons qu'on aie deux explosions se produisant en deux endroits, au même moment.

Donc un temps absolu dans la supposition?

[mariposa]

Mais même comme cela, il n'est pas clair de quoi on parle. Pour chaque particule il y a deux événements, la création et la mesure. Soit au total 3 événements. Chaque particule passe par deux d'entre eux, aucune particule ne passe par les deux mesures.

Bonjour,

En MQ il n y a pas d'evenements au sens de la RR. il y a le temps qui a le sens de la mesure, mesure a l'instant t et également comme paramétre d'une fonction aléatoire ( c'est comme un processus de Markov).On a donc a un instant t une variable aléatoire, ou si l'on veut une section de la fonction aléatoire a l'instant t.

Le processus de mesure est un tirage de la fonction aléatoire a l'instant. Les valeurs prises par la variable aléatoire sont prises par un ensemble de valeurs qui dépendent de l'appareil de mesure. Dans le cas particulier ou l'appareil de mesure est associé a une valeur coordonnée d'un point alors l'appareil de mesure extrait une position.
Quand on décrit un état sous la forme fonction d'onde F ( r,t) cela veut dire que l'on choisit une représentation
en coordonnées de la fonction aléatoire qui au cas ou l'on voudrait mesurer une position donnerait une valeur de position a l'instant t.

Remarque: En MQ on ne fait pratiquement jamais de mesure car on travaille sur desmoyennes d'ensemble, ce qui veut que l'on fait unevmoyenne quantique doublée d'une moyenne statistique classique.

[Deedee81]

Donc un temps absolu dans la supposition?

Dans un référentiel donné (je le précise juste après mais c'est vrai que la formulation est un peu malheureuse)

[Amanuensis]

En MQ il n y a pas d'evenements au sens de la RR.

Super!

Comme ça, plus de problème de "localité", de "synchronisation", etc. C'est fou le nombre de questions qui deviennent ainsi caduques!! Faudrait expliquer cela à tous ceux qui se posent ce genre de question.

[Deedee81]

Ah oui, m'avait échappé celle-là.

C'est probablement un problème de formulation, donc je répond afin de préciser ce point. Mariposa répondra ou rectifiera s'il n'est pas d'accord.

En MQ il n y a pas d'evenements au sens de la RR

L'espace-temps reste le même en MQ (du moins en MQ "habituelle", on peut aussi travailler avec des variétés différentes).

Donc, on peut parler de "points" de cet espace-temps et la relativité y reste donc inchangée, même s'il n'y a pas d'événements physiques strictement ponctuels et si ça ne résout pas les difficultés liées à l'inséparabilité (je préfère ce terme à non localité, trop polysémique). EDIT "difficultés d'explications" aux profanes je veux dire. Difficulté liée aux difficultés d'expliquer EPR aux profanes.

[mariposa]

Super!

Comme ça, plus de problème de "localité", de "synchronisation", etc. C'est fou le nombre de questions qui deviennent ainsi caduques!! Faudrait expliquer cela à tous ceux qui se posent ce genre de question.

Bonjour,

Je suis tout a fait disposer à répondre aux questions et expliquer pourquoi de nombreuses questions sont caduques. Fort heureusement je ne suis pas le seul. Il y a même une solution simple. Lire le premier livre de MQ de Dirac (1930) qui a été réédité en Français. On peut lire également le Messiah (1957), le seul livre qui existait quand j'étais étudiant et bien sur les Cohen Tannoudji (1973) qui pour ces derniers ont été édité en plus de 20 langues et dont un des auteurs a reçu le prix Nobel de physique. Pour rappel Dieudonné le grand mathématicien a qualifié ce dernier livre de bouillie pour chat. Ce même Dieudonné dans le même séminaire avait d'ailleurs précisé qu il ne savait que peu de la physique. Un moyen de comprendre que la physique ce n'est pas des mathématiques, mais d'abord des expérimentations sur lesquelles on construit des abstractions physico-mathématiques (a bien distinguer de la mathématique).


Des questions?

[mariposa]

Bonjour,

Il y a tellement a dire sur ce qu'est la MQ (j'entends la MQ des physiciens) que je vais attirer l'attention sur une idée simple.

le paradoxe des jumeaux en RR.

Comment fonctionne ce paradoxe? Il suffit d'avoir une lecture de physique classique et de produire le paradoxe. la solution du paradoxe est de situer du point de vue du langage de la RR et là le paradoxe disparaît. En ne perdant pas de vue que la RR est une conséquence de résultats expérimentaux (la synthèse de Maxwell)

les paradoxes de la MQ et par exemple celui-inventé par EPR.

Le problème est le même. Les paradoxes résultent d'une lecture de physique classique de phénomènes de physique quantique. la solution du paradoxe est de situer du point de vue du langage de la MQ et là le paradoxe disparaît. En ne perdant pas de vue que la MQ est une conséquence de résultats expérimentaux (d'une cinquantaine d'expériences)

Conclusion:

1-Comprendre la RR c'est d'abord apprendre la RR avec ses nouveaux concepts et le langage physico-mathématiques qui va de paire.

2-Comprendre la MQ c'est d'abord apprendre la RR avec ses nouveaux concepts et le langage physico-mathématiques qui va de paire


Nota: A travers l'électrodynamique quantique (QED) qui est un croisement entre la RR et la MQ tout se passe bien sans aucun paradoxe. Une preuve spectaculaire est l'accord- théorie expérience avec 14 chiffres significatifs sur le rapport gyromagnétique de l'électron.

[Deedee81]

Les paradoxes résultent d'une lecture de physique classique de phénomènes de physique quantique.

C'est curieux car je crois que c'est la première fois que je vois cette remarque (alors que je l'ai lu je ne sais combien de fois pour les jumeaux) et pourtant c'est on ne peut plus vrai.

[Amanuensis]

C'est bien tous ces bla-blas généraux, mais on s'éloigne du sujet, qui est l'approche proposée par Rinaldo message #1.

[mariposa]

C'est curieux car je crois que c'est la première fois que je vois cette remarque (alors que je l'ai lu je ne sais combien de fois pour les jumeaux) et pourtant c'est on ne peut plus vrai.

Bonjour,

J'apprécie que tu réagisses ainsi.

Il fut un temps où je suis beaucoup intervenu sur le problème des jumeaux car c'est me semble-t-il une excellente préparation mentale pour aborder la MQ avec modestie. Hors j'ai encore vu récemment de la part de personnes qui me semblait avoir compris l'origine du paradoxe de jumeaux encore évoquer l'accélération ou le fait que le jumeau voyageur changeait de repère galiléen. Les vieux démons sont toujours là. (Tout çà a cause d'un dessin-peut-être du a Langevin lui-même- que l'on retrouve dans tous les livres et qui suggère des idées fausses. Ma solution pédagogique est de réfléchir sur 2 jumeaux voyageurs aux comportements alcooliques ou 2 belges consommateurs de biéres. )

En plus de cet avertissement, il y a avec le paradoxe EPR quelque chose de très commun et aussi ancien que la formation de la MQ: Pourquoi des matériaux sont séparés en conducteur et isolant. La réponse est la même que celle qui explique l'effet EPR. Pourquoi les médias scientifiques ne parlent-ils que de l'effet EPR, sinon pour le coté spectaculaire. Tout çà fait que les gens voudraient comprendre la MQ en lisant par ci par là de la vulgarisation dont la qualité est d'ailleurs tres variable du pire au meilleur. Tout çà aboutit a une mystique de la MQ là ou il devrait y avoir du rationalisme scientifique.

[mariposa]

C'est bien tous ces bla-blas généraux, mais on s'éloigne du sujet, qui est l'approche proposée par Rinaldo message #1.

Désolé de te contredire je suis complètement dans le sujet. J'ai l'avantage de très bien comprendre cette physique avant même que ces expériences aient été faites.Bien entendu je suis loin d' être le seul.

Il s'agit ici d'un fil de physique, et non de discussion autour de la physique (comme les questions philosophiques) qui concerne la MQ et donc déjà vouloir mélanger la MQ et la RR est déjà une grossière erreur. Quand on veut parler de MQ et de RR il s'agit de QED.

De plus les expériences EPR c'est la réponse au papier d"Einstein qui contestait la séparabilité des systèmes quantiques. c'est donc l'expression non-séparabilité qu il faut utiliser et non "localité et non localité" qui sont ambigus a cause de l'utilisation multiplie par les physiciens même. Donc parler de non localité, cela veut dire qu il faut écrire une équation précise a coté pour éviter la polysémie de cette expression.

[Nicophil]

Et, pour répéter, le cas EPR ne demande en rien des particules sans masse. Une "explication" limitée au cas sans masse n'a pas grand intérêt.

Les "corrélations EPR" en général oui.
Mais les théorèmes de Bell et alii ? En tout cas, ça n'a été expérimenté qu'avec des photons, non ?

[Deedee81]

Salut,

Les "corrélations EPR" en général oui.
Mais les théorèmes de Bell et alii ? En tout cas, ça n'a été expérimenté qu'avec des photons, non ?

Non, j'avais déjà lu quelque part (il y a déjà un bon moment) une liste des expériences de vérification. On en a fait aussi avec des électrons et même avec des neutrons (j'avoue que je me demande comment ils ont fait ).

Et, peut-être pas des vérifications des inégalités de Bell, mais en tout cas l'utilisation de l'intrication à la EPR, c'est aussi fait maintenant avec des atomes.

[mariposa]

Salut,



Non, j'avais déjà lu quelque part (il y a déjà un bon moment) une liste des expériences de vérification. On en a fait aussi avec des électrons et même avec des neutrons (j'avoue que je me demande comment ils ont fait ).

Et, peut-être pas des vérifications des inégalités de Bell, mais en tout cas l'utilisation de l'intrication à la EPR, c'est aussi fait maintenant avec des atomes.

Bonjour,

Les corrélations EPR existent bien entendu avant le papier d'Einstein de 1935.Le papier d'Einstein est un défi sur les conséquences de cet "effet" a savoir la non séparabilité des particules.

La devinette du jour:

Qui en 1926 a introduit cette corrélation avec preuve éxpérimentale et a reçu un prix Nobel?

[Deedee81]

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Je ne sais pas, je tente :
De Broglie ?

autre tentative, je sais que Schrödinger a publié en 26 et lui aussi a eut le Nobel. C'est lui ?

[mariposa]

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Je ne sais pas, je tente :
De Broglie ?

autre tentative, je sais que Schrödinger a publié en 26 et lui aussi a eut le Nobel. C'est lui ?

Pour de De Broglie strictement non.

Pour l'autre il faudrait vérifier que ses histoires d'animaux que l'on martyrise a une époque où il n y avait pas la SPA, n'est pas elle-même la conséquence d'une explication fournie par celui que je voudrais suggérer. (c'est un point d'histoire qu il faudrait documenter).

[Deedee81]

Je suis vraiment bête parfois : j'ai du lire la phrase trois fois pour comprendre. Pfffffff

En tout cas;, merci pour l'info historique, je ne savais pas