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Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?




  1. #1
    ulyss

    Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Les phénomènes microscopiques ont une indétermination fondamentale d'origine quantique. Ainsi l'état d'une particule est décrit par une fonction d'onde qui s'interprète en terme de probabilité. Et, lors d'une "mesure", il y a réduction du paquet d'onde, mais le résultat ne sera pas déterministe mais uniquement probabiliste (au niveau microscopique).

    Je me pose la question suivante :
    Existe-t-il des phénomènes naturels macroscopiques qui montrent un comportement intrinsèquement probabiliste du à la mécanique quantique?
    Ou, au contraire, est-ce-que, dans la nature, les phénomènes quantiques microscopiques sont systématiquement "moyennés" de manière statistique en passant au macroscopique et ainsi le "macro" est toujours déterministe (ou en tout cas aucune indétermination d'origine quantique).

    Exemple :
    Lorsque l'on fait l'expérience des fentes d'Young on observe des franges d'interférence qui traduisent la dualité onde-corpuscule (dans ce cas le flux se comporte de manière ondulatoire) du flux incident. Néanmoins macroscopiquement ce qu'on observe n'est pas du tout probabiliste : sur la figure d'interférence, en un point donné on a une intensité mesurée qui est déterminée.

    Autre exemple : l'expérience du chat de Schrödinger.
    Ici un phénomène quantique microscopique se traduit par une superposition d'états [a> + [b> observée au niveau microscopique. Lors de la mesure on a effondrement du paquet d'onde et on mesure soit [a> avec 50% de chance, soit [b> avec 50% de chance. [a> mène à la mort du chat, pour [b> il reste en vie. Là on a bien un phénomène macroscopique qui n'est déterminé qu'en terme probabiliste : 50% de chance de mort.
    Néanmoins on posera 2 objections :
    1) Premièrement c'est une expérience de pensée. Elle est réalisable en théorie, mais a-t-elle jamais été réalisée en pratique ? (ou une variante bien sûr pour ne pas faire de mal à l'animal)
    2) Ensuite il s'agit ici d'une expérience humaine, pas d'un phénomène naturel . Or moi je m'interroge sur les phénomènes macroscopiques naturels.

    Qu'en pensez vous ?
    Le mouvement brownien a-t-il une origine quantique, par exemple ? (je crois que non)

    merci d'avance pour vos réponses.

    -----


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  3. #2
    ulyss

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    D'abord Bonjour à tous au fait!

  4. #3
    coussin

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Macroscopique et naturel, je sais pas mais il y a un exemple "de la vie de tous les jours" : quand vous allumez une lampe, l'intensité lumineuse est fluctuante et ce, de manière aléatoire, indéterminée.
    Il y a deux sources pour ces fluctuations :
    - le courant électrique alimentant l'ampoule fluctue
    - une fluctuation quantique, intrinsèque due à la nature de la lumière.
    Et parmi les fluctuations de courant électrique, il y a là aussi deux sources :
    - une qui est triviale et pas intéressante est que le courant fourni par EDF est pas terrible...
    - mais aussi une fluctuation intrinsèque, quantique due à la nature quantique de la propagation des ondes électroniques dans un fil conducteur.

    Alors bien sûr, ça ne se voit pas à l'œil nu. Mais seulement parce que ce sont des fluctuations de l'ordre 10^-7 sur un phénomène de magnitude 1 (ces chiffres sont surement faux...) et c'est un peu la difficulté des fluctuations quantiques (de petites magnitudes) sur des phénomènes "macroscopiques, naturels" (qui sous-entend de magnitudes grandes).


  5. #4
    Paraboloide_Hyperbolique

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Bonjour,

    A noter que, souvent, les veilleuses de nuit (qui s'allume dès que l'intensité de la lumière est inférieur à un certain seuil) dépendent d'un effet que l'on pourrait qualifier de quantique: l'effet photo-électrique (éjection d'électrons par un métal sous à une radiation).

  6. #5
    azad

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Je ne veux pas interférer avec les réponses données par des gens plus compétents que moi mais j'aimerais bien tout de même qu'ici quelqu'un donne une réponse à la question posée par l'auteur du post, que je salue.
    La question est
    Le mouvement brownien a-t-il une origine quantique, par exemple ? (je crois que non)
    Dernière modification par azad ; 09/05/2018 à 21h41.

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

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par ulyss Voir le message
    Je me pose la question suivante :
    Existe-t-il des phénomènes naturels macroscopiques qui montrent un comportement intrinsèquement probabiliste du à la mécanique quantique?
    Oui, voici un exemple visible à l'oeil nu : les étoiles phosphorescentes qui tapissent les murs des chambres d'enfants !
    Les molécules phosphorescentes ont en effet la propriété d'absorber les photons puis de les réémettre après un temps variable qui peut aller de quelques fractions de secondes à plusieurs heures ou davantage. L'intensité lumineuse des étoiles phosphorescentes suit donc une loi de décroissance analogue en tous points à la loi de décroissance radioactive.
    Ainsi, soirs après soirs, en s'éteignant progressivement, les petites étoiles phosphorescentes nous offrent invariablement le même spectacle, comme si les molécules de matière phosphorescente se synchronisaient les unes aux autres ! Pourtant, chaque molécule phosphorescente réémet son photon de manière purement aléatoire (à l'instar de la désintégration des noyau radioactifs). Cette synchronisation apparente n'est cependant que la conséquence statistique des lois de probabilités appliquées aux grands nombres, manifestation à notre échelle d'un phénomène quantique.
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  9. #7
    coussin

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par azad Voir le message
    Je ne veux pas interférer avec les réponses données par des gens plus compétents que moi mais j'aimerais bien tout de même qu'ici quelqu'un donne une réponse à la question posée par l'auteur du post, que je salue.
    La question est
    Selon moi, non.
    Le phénomène est régi par les eqs classiques de Newton plus une couche de statistiques.
    Dernière modification par coussin ; 10/05/2018 à 08h56.

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  11. #8
    eldor

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Des disciplines entières comme la physique des matériaux ou la physique nucléaire ne s'expliquent pas sans prendre en compte les phénomènes quantiques probabilistes donc c'est plutôt difficile de répondre. Certains phénomènes qui se traitent classiquement reposent sur des hypothèses que la physique quantique explique à un niveau plus fondamental (je pense que c'est le cas du mouvement brownien et de la physique statistique classique en général).

    Après ce que je trouve très intéressant conceptuellement (en rapport avec la question) c'est le cas d'un système chaotique où des variations microscopiques des conditions initiales entraînent des modifications du comportement macroscopique. Mais mes compétences en chaos quantiques sont pour ainsi dire nulles donc je préfère indiquer les liens : https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_chaos (et aussi l'article français qui est moins technique https://fr.wikipedia.org/wiki/Chaos_quantique)
    Dernière modification par eldor ; 10/05/2018 à 09h23.

  12. #9
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    De fait, le terme «indéterministe» dans le titre, ou l'expression «indétermination fondamentale d'origine quantique», sont bien trop flous pour qu'on puisse répondre facilement. La notion de «origine quantique» n'a pas grand sens, non plus: la physique quantique est une théorie, pas quelque chose qui puisse être à l'origine de phénomènes.

    Plein de phénomènes «macroscopiques» demandent la physique quantique pour une «explication» poussée, mais cela ne permet pas de répondre à la question.

    D'autant plus que certains phénomènes intrinsèquement quantiques sont l'objet de théories «classiques», les principaux étant l'optique ondulatoire (et plus généralement le rayonnement électro-magnétique), quand entrent en jeu (macroscopiquement) des interférences. Ou la théorie de la polarisation (je la cite souvent, car c'est une théorie quantique avant l'heure, les 12% de transmission d'une série d'un polarisateur linéaire vertical, d'un circulaire et d'un linéaire horizontal ayant une pleine explication uniquement avec la physique quantique)

    Néanmoins macroscopiquement ce qu'on observe n'est pas du tout probabiliste : sur la figure d'interférence, en un point donné on a une intensité mesurée qui est déterminée.
    L'intensité en question est indéterminée, seule sa moyenne à long terme (ce qu'on ne peut pas observer!) l'est (plus généralement la «loi de probabilité»).

    Le mot clé dans cette phrase ne se perçoit pas de suite, mais c'est «observe». Que peut vouloir dire observer qu'un phénomène macroscopiques montre un comportement intrinsèquement probabiliste dû à la mécanique quantique? On peut modéliser le phénomène ainsi, mais l'observer? Par exemple on n'a jamais observé de cas où deux observateurs voient le même phénomène différemment, «au hasard» avec un tirage dépendant de l'observateur. Quelque part l'observation est déterminée, non?

    -----

    Bref, faudrait cerner les critères nettement mieux qui n'est fait dans le message #1 ; à défaut la réponse «non» à la question titre est effectivement adaptée.
    Dernière modification par Amanuensis ; 10/05/2018 à 09h34.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  13. #10
    andretou

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    De fait, le terme «indéterministe» dans le titre, ou l'expression «indétermination fondamentale d'origine quantique», sont bien trop flous pour qu'on puisse répondre facilement.
    La radioactivité n'est-elle pas un phénomène de nature non-déterministe, dans la mesure où 2 noyaux identiques, dans des conditions parfaitement identiques, vont se désintégrer à 2 moments différents ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  14. #11
    eldor

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Si mais pas que la radioactivité, presque toute la physique possède des phénomènes non-déterministes si on regarde à un niveau assez fondamental. Mais quand on parle de macroscopique on étudie des statistiques (par exemple pour un échantillon radioactif macroscopique on s'intéresse à un grand nombre de désintégrations) qui elles sont déterministes, par exemple on peut calculer un temps de demi-vie.
    C'est pour cela que la question n'a pas trop de sens. Même planter un clou ça fait appel à des phénomènes non-déterministes si on le prend comme ça.
    C'est aussi pour ça que le chaos quantique m'interpelle puisque conceptuellement un nombre très restreint de phénomènes microscopiques ont directement des effets macroscopiques. Mais bon je ne veux pas aller trop loin là-dessus ce serait du piratage de sujet =) Et il y a peut-être moins à en dire que je ne l'imagine.

  15. #12
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    La radioactivité n'est-elle pas un phénomène de nature non-déterministe, dans la mesure où 2 noyaux identiques, dans des conditions parfaitement identiques, vont se désintégrer à 2 moments différents ?
    Que ce soit modélisé comme non-déterministe, c'est indéniable (et cela a un sens relativement clair si un modèle est déterministe ou probabiliste).

    Maintenant la notion de «phénomène de nature non-déterministe», cela reste à définir, et il n'est pas évident que ce soit du ressort de la physique (mais certainement de la philosophie).

    Quant à «conditions parfaitement identiques», comme cela n'arrive jamais, on peut en tirer toutes les conséquences qu'on voudra sans risque d'être réfuté (c'est confortable).
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  16. #13
    andretou

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Maintenant la notion de «phénomène de nature non-déterministe», cela reste à définir, et il n'est pas évident que ce soit du ressort de la physique (mais certainement de la philosophie).
    Il me paraît clair que le caractère déterministe ou non-déterministe d'un phénomène dépend de l'existence ou de la non-existence d'une causalité à ce phénomène.
    C'était l'objet même du fameux débat entre Bohr et Einstein, qui a pu être tranché en 1982 par Alain Aspect qui a mis en évidence que certains phénomènes quantiques (en l'occurrence l'intrication entre photons) violent les inégalités de Bell, démontrant ainsi l'inexistence de "variables cachées" lesquelles, selon Einstein, étaient censées expliquer ladite intrication.
    Aussi, dans la mesure où un phénomène (tel que la désintégration du noyau, l'intrication, etc...) se produit sans "variables cachées", c'est-à-dire sans causalité, pourquoi ne pourrait-on pas le qualifier de non-déterministe ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  17. #14
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Il me paraît clair que le caractère déterministe ou non-déterministe d'un phénomène dépend de l'existence ou de la non-existence d'une causalité à ce phénomène.
    Congratulations.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  18. #15
    andretou

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Il me paraît clair que le caractère déterministe ou non-déterministe d'un phénomène dépend de l'existence ou de la non-existence d'une causalité à ce phénomène.
    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Congratulations.
    Pourquoi cette proposition ne te convient-elle pas ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  19. #16
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Ben... Une réponse à une remarque comme quoi certains concepts sont mal définis et que c'est de la philo, consistant à introduire encore plus de termes mal définis et de philo («existence», «non-existence», «causalité»), et des inférences plus que douteuses (même du point de vue philo) comme « sans "variables cachées", c'est-à-dire sans causalité», ne mérite pas d'être discutée plus loin dans ce forum.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  20. #17
    ulyss

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Merci pour vos réponses.

    J'essaierai de répondre à tous, pour l'instant je vais juste faire une petite remarque .

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    De fait, le terme «indéterministe» dans le titre, ou l'expression «indétermination fondamentale d'origine quantique», sont bien trop flous pour qu'on puisse répondre facilement. La notion de «origine quantique» n'a pas grand sens, non plus: la physique quantique est une théorie, pas quelque chose qui puisse être à l'origine de phénomènes.

    Plein de phénomènes «macroscopiques» demandent la physique quantique pour une «explication» poussée, mais cela ne permet pas de répondre à la question.

    Concernant l'expérience des fentes d'Young, j'ai écrit que : "Macroscopiquement ce qu'on observe n'est pas du tout probabiliste : sur la figure d'interférence, en un point donné on a une intensité mesurée qui est déterminée. ", et vous avez répondu :
    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    L'intensité en question est indéterminée, seule sa moyenne à long terme (ce qu'on ne peut pas observer!) l'est (plus généralement la «loi de probabilité»).

    Le mot clé dans cette phrase ne se perçoit pas de suite, mais c'est «observe». Que peut vouloir dire observer qu'un phénomène macroscopiques montre un comportement intrinsèquement probabiliste dû à la mécanique quantique? On peut modéliser le phénomène ainsi, mais l'observer? Par exemple on n'a jamais observé de cas où deux observateurs voient le même phénomène différemment, «au hasard» avec un tirage dépendant de l'observateur. Quelque part l'observation est déterminée, non?
    -----
    Bref, faudrait cerner les critères nettement mieux qui n'est fait dans le message #1 ; à défaut la réponse «non» à la question titre est effectivement adaptée.
    En vous lisant Amanuensis je vois qu'effectivement mon propos semble apparemment loin d'être totalement précis et rigoureux...
    Il faut effectivement définir ce que j'entends déjà par "phénomène microscopique/macroscopique", par "indéterminisme", par "indétermination d'origine quantique", par "observer"...
    Je pense néanmoins que vous pouvez comprendre intuitivement ce que j'entendais par là, et me compléter en précisant (selon vous) les notions dont je n'ai fait qu'ébaucher les contours, bref sans systématiquement chercher la faille...
    Mais je suis en train de préparer une réponse plus complète, qui, je l'espère, précisera le propos et le rendra rigoureux. Cela prend un peu de temps. Je la publierai d'ici peu.
    Dernière modification par ulyss ; 10/05/2018 à 19h27.

  21. #18
    ulyss

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Bon je vais tenter de préciser ce que j'entends par "phénomène macroscopique admettant un indéterminisme d'origine quantique".

    Soit un système macroscopique S à t1 que l'on décrit par un état macroscopique Amacro(t1) (Amacro étant la donnée d'un ensemble de variables d'état).
    Cette description macroscopique n'emploie que des variables décrivant l'état réel avec des "mailles assez grosses", que ce soit spatialement ou temporellement. C'est à dire sur un volume de maille DV assez grand (ou sur des DX, DY, DZ assez grands), et pendant un intervalle Dt assez grand.
    Il est difficile de donner un borne inférieure à Dt et à DX, DY, DZ.
    Intuitivement on pourra considérer que AMacro correspond à des "moyennes" spatio-temporelles sur (Dt, DV).
    Avec ce que je viens de poser on voit que l'écriture AMacro(t) n'a pas de sens , puisque l'on impose une "maille" temporelle Dt. On ne peut donc que concevoir un AMacro(t,Dt). Pour simplifier on écrira dorénavant, par "abus de langage" : AMacro(t) pour signifier AMacro(t,Dt).
    Typiquement les variables employées sont la pression, la température, la masse volumique, la concentration, etc... avec un champs de pression, un champs de température, ou autre, etc...

    Après un temps t on observe un nouvel état macroscopique du système à t2 : Amacro(t2).
    On appelle "phénomène" le passage de Amacro(t1) à Amacro(t2), avec des conditions aux limites données.
    (Les conditions initiales sont Amacro(t1), les conditions aux limites sont les conditions à la "frontière" du système S et leurs évolution pendant la durée (t2-t1).)
    Le phénomène sera dit macroscopiquement déterministe si, pour Amacro(t1) donné, et des conditions aux limites données, l'état Amacro(t2) sera toujours le même, il sera prédéterminé en quelque sorte. (bon d'accord cela suppose une reproductibilité nécessaire de l'expérience)
    Définition : L'évolution ou le phénomène sera dit macroscopiquement indéterministe si, pour Amacro(t1) et des conditions aux limites données, on peut s'attendre à différents Amacro(t2).
    On a alors 2 cas :

    Premier cas : le phénomène considéré est macroscopiquement déterministe, alors aucun besoin de se demander s'il peut y avoir une origine quantique d'un éventuel indéterminisme macroscopique qui ici n'existe pas. (notion à préciser ci-après)

    Second cas : le phénomène considéré n'est pas absolument macroscopiquement déterministe.
    Essayons alors de définir ce que serait un "indéterminisme macroscopique d'origine quantique"... bon, là j'avoue que j'ai un peu de mal.
    Bon je vais quand même tenter:
    On supposera d'abord que S est décomposable en N sous-systèmes microscopiques (Si) avec chacun des Si étant supposé assez "petit" pour n'être correctement décrit que par un formalisme issu de la mécanique quantique (typiquement une fonction d'onde).
    Par exemple les Si pourront être les atomes composant S.
    On appellera alors Amicro(Si, t) la description microscopique de l'état quantique du sous-système Si à t.
    Maintenant on posera que l'état initial de S est décrit par la donnée de Amacro(S,t1) et de l'ensemble des Amicro(Si, 1<i<N, t1).
    Cette description est beaucoup plus précise que la description macroscopique Amacro(t1). En particulier un même état macroscopique peut correspondre à un nombre très grand de descriptions microscopiques différentes.
    On appelle "phénomène" le passage, l'évolution depuis l'état initial (décrit maintenant par Amacro(S,t1) et (Amicro(Si,t1, 1<i<N)) à un état final macroscopique Amacro(t2), avec des conditions aux limites données.
    Définition : On dira que le phénomène admet un indéterminisme d'origine quantique si, avec la donnée précise de Amacro(t1) et de tous les Amicro(Si, t1) (plus les conditions aux limites), on peut s'attendre à différents états macroscopiques finaux Amacro(t2).

    Voilà. Bon,c'était un peu compliqué. Je me demande si la définition d'un état microscopique comme donnée de l'ensemble des états de tous les sous-systèmes est bien valable, si elle a bien un sens physique..

  22. #19
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Le gros de la description est celui d'un indéterminisme au sens un même état initial peut évoluer en différents états finaux.

    La PhyQ modélise un tel indéterminisme avec la notion de réduction du vecteur d'état.

    L'autre aspect de la description est celui d'une amplification entre une «cause» modélisée par la PhyQ (qui n'est «correctement décrit que par un formalisme issu de la mécanique quantique») et un effet «macroscopique».

    Quelle différence avec l'expérience de pensée du chat de Schrödinger? Ce dernier l'a présentée comme exemple même de ce que vous décrivez, non?

    S'il n'y a pas de différence, alors on dispose de presque un siècle de littérature sur le sujet, c'est à dire sur le «problème de la mesure», le questionnement sur la signification de la réduction du vecteur d'état en PhyQ.
    Dernière modification par Amanuensis ; 11/05/2018 à 07h01.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  23. #20
    ulyss

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Quelle différence avec l'expérience de pensée du chat de Schrödinger? Ce dernier l'a présentée comme exemple même de ce que vous décrivez, non?
    Effectivement cela renvoie à l'expérience du chat de Schrödinger. d'ailleurs j'en parle dans mon premier post. Mais j'ai toujours considéré celle-ci comme étant uniquement une expérience de pensée servant à mettre en lumière ce que la mécanique quantique impliquait de bizarre, nous amenant à redéfinir notre compréhension de la nature des particules ou des évènements microscopiques. Bref, pas une "vraie" expérience.

    Ma question est donc alors : a-t-on réalisé une expérience de ce type ?

    Pour simplifier on remplacera le chat et le dispositif sensé le "tuer" par le dispositif suivant :
    un seul atome radioactif + capteur + voyant
    L'expérience consisterait alors simplement à observer le voyant après un temps correspondant à la demi-vie de l'élément radioactif.
    Etat 1 = "état quantique d'un atome à t1" + "état macroscopique du voyant à t1"
    Etat 2 = "état macroscopique du voyant à t2 avec t2-t1 = demi-vie de l'élément radioactif"
    A t1 le voyant est éteint.
    A t2 le voyant sera allumé si l'atome radioactif s'est désintégré pendant (t2-t1), il reste éteint sinon.

    Peut-être que la mise en œuvre d'un tel dispositif expérimental est évidente pour vous.
    Je vois en fait plein de difficultés dans sa réalisation : d'abord le fait d'isoler un seul et unique atome susceptible de se désintégrer, ensuite le fait que le capteur ne doive être sensible qu'à cette désintégration (en éliminant tout autre phénomène pouvant provoquer l'allumage), ensuite le fait que l'état du voyant à t2 soit bel et bien un état macroscopique (et non pas par exemple un allumage pendant un temps minuscule de 10^-7 seconde).
    Dernière modification par ulyss ; 14/05/2018 à 02h29.

  24. #21
    coussin

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    À ma connaissance, cette expérience telle que vous la décrivez n'est pas réalisable.
    Elle n'est pas nécessaire non plus. Il est infiniment plus simple d'enregistrer l'activité d'un morceau macroscopique d'élément radioactif et de constater la décroissance exponentielle.
    Plus simple de constater la densité de probabilité (décroissance exponentielle) plutôt que d'essayer d'observer chaque événement (désexcitation d'un atome individuel) formant cette densité de probabilité.

    De plus, on ne pourrait rien tirer de l'expérience que vous décrivez. Imaginons que cette expérience soit réalisable. Elle revient à mesurer le temps mis par un atome radioactif unique à se désexciter. Soit. On fait cette expérience et on mesure, disons, 1 ns. Et après ? C'est tout, on ne peut rien dire de plus. Si on veut aller plus loin, on voudra refaire cette expérience plein de fois pour faire des statistiques et extraire la densité de probabilité.
    Autant prendre un échantillon macroscopique au lieu d'un atome unique (les deux mènent à la même densité de probabilité selon le théorème d'ergodicité).

  25. #22
    ulyss

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    @Coussin :
    Merci pour votre réponse.
    J'ai expliqué précisément dans le message #18 ce que j'entendais exactement par "phénomène macroscopique admettant un indéterminisme d'origine quantique".
    Amanuensis m'avait demandé de préciser et apparemment c'était bien nécessaire.

    L'expérience que vous suggérez, à savoir :
    "Enregistrer l'activité d'un morceau macroscopique d'élément radioactif et de constater la décroissance exponentielle" n'a rien à voir, en fait, avec le fait de constater un "phénomène macroscopique admettant un indéterminisme d'origine quantique", dans le sens strict où je l'ai défini (cf. message #18).
    Cela n'a en fait rien de "macroscopiquement indéterministe" (encore une fois, dans le sens où je l'ai défini), puisque la radioactivité mesurée de manière macroscopique va ici décroître selon une courbe calculable et complètement déterminée en fonction de la concentration initiale de l'échantillon en éléments radioactifs.

    Il n'y aura donc pas la possibilité, avec les mêmes conditions initiales, d'obtenir:
    - soit la possibilité d'un état macroscopique A,
    - soit celle d'un d'un état macroscopique B différent,
    Il y aura une seule possibilité : celle d'une unique courbe mesurée de décroissance exponentielle déterminée par la concentration initiale d'éléments radioactifs.

  26. #23
    coussin

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Oui, je sais.
    C'est la magie de la PhysStat : chaque événement, pris individuellement, est complètement aléatoire. Mais un coup de "loi des grands nombres" et on constate qu'il y a quelque chose de caché.

  27. #24
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par ulyss Voir le message
    Ma question est donc alors : a-t-on réalisé une expérience de ce type ?
    Je ne comprends pas bien pourquoi Coussin dit que ce n'est pas réalisable. J'imagine qu'il y a une partie ambigüe dans la description.

    Par contre je pense aussi qu'une telle expérience n'apporte strucuelent rien par rapport au résumé par une loi statistique.

    Au passage, oui, l'état allumé du voyant est nécessairement «macroscopique» au sens que j'y donne, à savoir inter-subjectif: tous les observateurs considérés (capables de comparer leurs observations) sont d'accord sur l'observation s'il est allumé ou pas. (L'un des buts d'un tel voyant est d'interdire tout flou sur l'état: ses valeurs sont binaires (allumé/pas allumé) sans continuité entre les deux.)
    Dernière modification par Amanuensis ; 14/05/2018 à 11h53.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  28. #25
    phuphus

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Bonjour,

    l'effet Barkhausen pourrait être une piste ? Voir ici, figure 1 :
    http://diposit.ub.edu/dspace/bitstre...%C3%ADctor.pdf

    les graphes c et d montrent un comportement très différent pour une excitation périodique. Cela ne répond pas encore à la question puisque, comme écrit dans ce fil, cela peut être dû à des conditions initiales non identiques lors de l'expérimentation (chose qu'on ne peut pas affirmer pouvoir maîtriser expérimentalement dans le cadre de la physique quantique).

    Une simulation (on maîtriserait à priori dans ce cas les conditions initiales) des mesures de cette figure 1 qui donnerait les mêmes résultats répondrait peut-être à ta question. On pourrait alors affirmer que la non répétabilité de l'effet Barkhausen pourrait être une conséquence directe d'un indéterminisme à échelle microscopique.

    Mais on pourrait toujours arguer que les conditions initiales de la machine effectuant la simulation ne sont pas identiques, et que c'est cela qui introduirait, au travers des "algorithmes de hasard", les différences de résultats.

    Edit : la motivation de citer l'effet Barkhausen est de se mettre dans un cadre plus "de la vie de tous les jours" qu'une expérience dédiée à la question initiale. Mais ce n'est pas encore ça...
    Dernière modification par phuphus ; 14/05/2018 à 12h02.

  29. #26
    andretou

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Dans la mesure où ils surviennent de manière parfaitement aléatoire, les sons émis par un compteur Geiger sont un exemple de phénomène non-déterministe macroscopique (du fait de phénomènes quantiques, en l'occurrence la désintégration des noyaux)...
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  30. #27
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Dans la mesure où ils surviennent de manière parfaitement aléatoire, les sons émis par un compteur Geiger sont un exemple de phénomène non-déterministe macroscopique (du fait de phénomènes quantiques, en l'occurrence la désintégration des noyaux)...

    Évidemment, puisque dans «parfaitement aléatoire», le «parfaitement» signifie «non-déterministe».

    Ensuite, que la désintégration d'un noyau soit un phénomène quantique n'apparaît pas plus vrai ou faux que pour la plupart des phénomènes.

    Perso, je réserverais «phénomène quantique» à ceux qui sont modélisés correctement seulement dans le modèle qu'est la physique quantique, ce qui signifie, toujours pour moi, quand la modélisation fait usage explicitement de la non commutativité d'observables.

    Je ne vois pas bien comment la désintégration des noyaux entre dans la catégorie.

    (On peut imaginer des tas de théories, non testables pour le moment, comme quoi une désintégration est causée par une combinaison constructive d'un très grand nombre de causes extérieures, la statistique observée découlant alors d'une application de la loi des grands nombres. Des exemples comparables sont légion en physique statistique.)
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  31. #28
    andretou

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    On peut imaginer des tas de théories, non testables pour le moment, comme quoi une désintégration est causée par une combinaison constructive d'un très grand nombre de causes extérieures
    As-tu un exemple d'une telle cause extérieure ?
    Dernière modification par andretou ; 17/05/2018 à 13h45.
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?

  32. #29
    Amanuensis

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Tout ce qui peut «déformer» le noyau (j'ai des vagues réminiscences de textes parlant des fluctuations de forme des noyaux). Genre fluctuation du champ électromagnétique.

    Ou neutrinos...

    (C'est totalement spéculatif, j'ai déjà indiqué que c'est non testable dans l'état des techniques.)
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  33. #30
    Deedee81

    Re : Le macroscopique peut-il être indéterministe du fait de phénomènes quantiques?

    Salut,

    J'ai également lu l'influence très spéculative du champ gravitationnel, par exemple dans les versions modernes de l'interprétation de la mécanique quantique avec réduction physique de Ghirardi.
    Attention : malgré son nom il s'agit réellement d'une théorie dans la mesure où il y a réfutabilité et modification de l'équation de Schrödinger.
    Mais je trouve ça sulfureux dans la mesure où les paramètres sont réglés finement pour être non vérifiable en l'état actuel (pour des objets microscopiques, hors décohérence, on n'a pas de réduction spontanée de la fonction d'onde et pour des objets macroscopiques on observe toujours des états définis.... le domaine mésoscopique échappant à la mesure.... pour le moment).

    J'insiste aussi sur le caractère spéculatif.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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