Quantique : mesure / réduction paquet d'onde / observateur

[pseudoforce]

Bonjour,

je voudrais avoir quelques éclaircissements au sujet de la notion de réduction du paquet d'onde lors de la mesure.
Je vois que certains vont jusqu'à dire que ce serait la conscience qui détermine la valeur exacte des propriétés de l'objet observé. Je trouve ça délirant. La physique quantique semble quelque peu étrange d'accord, mais certains vont jusqu'à dire que sans observateurs le monde n'existerait pas, et ceci me semble complètement improbable, ne serait-ce que parce que la matière a forcement du exister avant l'apparition d'une conscience ou même d'un œil.

Déjà ça veut dire quoi observer un objet (un electron par exemple) ?
J'imagine qu'on doit lui envoyer des photons, qui à son échelle doivent être gros et puissants : Ne serait-ce pas ça la "mesure" qui "force" l'électron a adopter une vitesse/position précise, et en aucun cas le fait qu'un oeil ou un capteur reçoive ensuite ce photon qui a rebondi sur l'electron ?
Et d'une manière générale, les particules se déplaceraient dans des état superposés, jusqu'à ce qu'elles entre en collision avec d'autres (en gros), et ce qu'on appelle "l'observation" c'est juste le fait de lui envoyer un photon ou autre particule qui fait s'effondrer à ce moment là le paquet d'onde, non ?

Désolé si c'est mal exprimé mais j'ai un eu de mal...
D'avance merci pour vos réponses.
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[Deedee81]

Salut,

Je trouve ça délirant.

Ne t'en fait pas, l'interprétation de réduction par la conscience est loin de faire consensus et la majorité des physiciens (d'après l'encyclopédie de Stanford sur le sujet) considèrent ça comme trop métaphysique (voire délirant).

J'imagine qu'on doit lui envoyer des photons, qui à son échelle doivent être gros et puissants : Ne serait-ce pas ça la "mesure" qui "force" l'électron a adopter une vitesse/position précise, et en aucun cas le fait qu'un oeil ou un capteur reçoive ensuite ce photon qui a rebondi sur l'electron ?

C'est nettement plus compliqué que ça.
Il faut distinguer la théorie (qui implique déjà certains effets, mais pas la réduction, par exemple si la particule est une onde plane arrivant dans une chambre à brouillard alors il y a une probabilité élevée que les interactions avec les atomes soient alignés dans la direction de l'impulsion), l'interprétation (il y en a plusieurs dizaines, dont des interprétations sans réduction de la fonction d'onde) et la décohérence quantique (qui donne le caractère macroscopique classique, incontournable).

C'est un sujet vaste.
Je vais laisser d'autres développer (le seul risque avec un sujet aussi vaste est que la discussion parte un peu dans tous les sens).
Mais on peut aussi conseiller des lectures.

[pseudoforce]

Merci pour ta réponse.
Effectivement c'est "nettement plus compliqué", tant et si bien que je n'ai pas compris grand chose à ta réponse ! Il va falloir que je regarde ce qu'est une onde plane, une chambre à brouillard, des interactions alignées dans la direction de l'impulsion, la décohérence quantique... dans l'espoir d'y compendre quelquechose !

Je suis déjà satisfait de voir que l'histoire de conscience est loin de faire consensus, je trouve ça incroyablement anthropocentriste.

Tu parles d'interprétations sans réduction de paquet d'onde, j'ai du mal à voir comment c'est possible, pourrais tu développer un peu ou mettre un lien qui vulgarise cette notion ?

Merci bien

[invite54165721]

de nombreux (les plus nommbreux?) physiciens ne croient pas au collapse des ondes. ils pensent plutot qu'en mécanique quantique on a une uniquement une évolution dite unitaire sans ce genre de truc.
le modele d'everett est une tentative dans ce sens.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Tu parles d'interprétations sans réduction de paquet d'onde, j'ai du mal à voir comment c'est possible, pourrais tu développer un peu ou mettre un lien qui vulgarise cette notion ?

En anglais mais bien foutu :
https://plato.stanford.edu/entries/qm-everett/
https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/

Sur la décohérence :
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0312059
https://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/

En en français j'ai écrit ceci :
http://www.scribd.com/doc/50186881/C...ntique-Tome-VI
(décohérence et quelques autres trucs)
http://www.scribd.com/doc/50186918/M...tique-Tome-VII
(les interprétations)

j'ai aussi un papier sur l'histoire des trajectoires mais il n'est pas sur le net. On le trouve dans le livre Quantum Merchanics de Leonard L. Schiff mais c'est un cours de MQ pur et dur.
Doit y avoir moyen de trouver ça sur le net.

De toute façon, ce genre de sujet c'est le sommet de la mécanique quantique. Le sujet est forcément vaste, TRES vaste. C'est comme escalader l'Everest, faut forcément passer par les camps de base.

[invite54165721]

Escalader l' Everett?

[Deedee81]

Escalader l' Everett?

Je n'ai pas voulu faire de jeu de mots.

[pseudoforce]

Un grand merci pour toutes ces sources je vais regarder ça !
Escalader l'Everest oui, je sens bien que mon ignorance des mathématiques me cantonne à devoir appréhender les théories physiques par des images grossières, sans pouvoir les lire (et les comprendre) dans leur unique langue, les maths.
Merci encore !

[Nicophil]

Je trouve ça délirant. La physique quantique semble quelque peu étrange d'accord, mais certains vont jusqu'à dire que sans observateurs le monde n'existerait pas, et ceci me semble complètement improbable, ne serait-ce que parce que la matière a forcement du exister avant l'apparition d'une conscience ou même d'un œil.

Le vecteur d'état n'est pas une représentation réaliste, ce n'est pas comme le vecteur vitesse qui représente la vitesse d'un objet. La MQ repose fondamentalement sur l'interprétation probabiliste du vecteur d'état. A partir de là, les choses devraient être à peu près claires pour qui a réfléchi un minimum sur la théorie des probabilités, mais non, manifestement nombre de vulgarisateurs (mais même d'universitaires !) préfèrent en rester au ras des pâquerettes (le "psi-onticisme" en langage technique).

[Deedee81]

Salut,

Le vecteur d'état n'est pas une représentation réaliste, ce n'est pas comme le vecteur vitesse qui représente la vitesse d'un objet. La MQ repose fondamentalement sur l'interprétation probabiliste du vecteur d'état. A partir de là, les choses devraient être à peu près claires pour qui a réfléchi un minimum sur la théorie des probabilités, mais non, manifestement nombre de vulgarisateurs (mais même d'universitaires !) préfèrent en rester au ras des pâquerettes (le "psi-onticisme" en langage technique).

Attention, il n'y a pas que l'interprétation probabiliste du vecteur d'état (ou plutôt des amplitudes). Sinon on n'aurait pas besoin d'amplitudes complexes (on utiliserait directement le carré du module) et il n'y aurait pas d'interférence (*).

Et j'insiste sur le fait que le passage que tu quotes (l'influence de la conscience) est extrêmement minoritaire auprès des physiciens (selon l'encyclopédie de Stanfford). A ce que je sais, Von Neumann (de tête c'est lui qui est l'auteur de cette interprétation) l'a surtout utilisé pour mettre en lumière que la réduction de la fonction d'onde peut se produire presque n'importe où dans la chaîne de mesure (pour discuter des interprétations ou de la décohérence ou dans d'autres cas on utilise souvent le schéma de Von Neuman qui consiste à distinguer deux étapes dans tout processus de mesure : l'évolution unitaire de Schrödinger décrivant le processus suivi d'une réduction). Le fait que la réduction soit non unitaire et l'analyse de von Neumann (et quelques autres trucs) semblent montrer que la réduction n'est qu'une "illusion" ($). Bien qu'il soit difficile de s'en passer en pratique !!!! ($) L'analyse relationnelle ainsi que les travaux en logique quantique laissent penser que la réduction ne serait qu'une conséquence du fait qu'un système (ce qu'on mesure, l'appareil de mesure, nous, le système total quoi) ne peut "s'auto-connaitre" entièrement.

(*) Ma manière de le dire est que "le vecteur d'état et les amplitudes sont la modélisation mathématique la plus fidèle que l'on connaisse de l'état physique d'un système". Et j'évite d'aller au-delà en plaquant toute sorte d'ontologie bizarre que je serais bien en peine de justifier. On peut parfaitement définir de nouveaux concepts qui ont une définition élaborée à travers les résultats physiques (probabilités, interférences,...) et leur modélisation. A partir de là "vecteur d'état" devient pour moi un concept à part entière qui peut qualifier quelque chose sans devoir passer par des descriptions philosophiques réalistes ou positivistes ou par des machins étranges comme l'influence de la conscience. Quand on interprète la mécanique quantique, on joue à l'équilibriste sur le fil de la crédibilité et il faut prendre garde de ne pas tomber. On notera aussi que cette façon de voir les choses nécessite de maîtriser la MQ avant de l'interpréter.

Ce sujet reste extrêmement difficile quand on creuse.

[Nicophil]

Je voudrais avoir quelques éclaircissements au sujet de la notion de réduction de la fonction d'onde lors de la mesure. Je vois que certains vont jusqu'à dire que ce serait la conscience qui détermine la valeur exacte des propriétés de l'objet observé. Je trouve ça délirant.

La mesure signifie un événement dans lequel l'observateur apprend quelque chose, et la fonction d'onde quantifie ce que l'observateur sait du monde, de sorte que cet état doit forcément changer brusquement lorsque la mesure a lieu. La réduction de | ψ⟩ n'est rien d'autre qu'une inférence bayésienne : l'observateur a appris quelque chose de nouveau sur le monde qui l'entoure, il doit donc recalculer les probabilités subjectives qu'il observera quelque chose ou quelque chose d'autre dans le futur. Le collapse se produit donc dans l'esprit de l'observateur et est inséparable de la mesure.

[Deedee81]

La mesure signifie un événement dans lequel l'observateur apprend quelque chose, et la fonction d'onde quantifie ce que l'observateur sait du monde, de sorte que cet état doit forcément changer brusquement lorsque la mesure a lieu. La réduction de | ψ⟩ n'est rien d'autre qu'une inférence bayésienne : l'observateur a appris quelque chose de nouveau sur le monde qui l'entoure, il doit donc recalculer les probabilités subjectives qu'il observera quelque chose ou quelque chose d'autre dans le futur. Le collapse se produit donc dans l'esprit de l'observateur et est inséparable de la mesure.

Attention, ça ce n'est pas l'interprétation "réduction par la conscience" mais l'interprétation "fonction d'onde = non réaliste, connaissance sur le système".
C'est le plus utilisé en pratique (sans le dire en général ) mais pas réfutable (ne peut pas être distingué par l'expérience des interprétations réalistes (*) ou des interprétations sans réduction).
(*) pas le réalisme naïf à la Einstein qui, lui, a été réfuté.

La réduction par la conscience est une réduction réaliste, physique, au moment ou notre conscience nous donne le résultat de la mesure. C'est l'esprit qui modifie physiquement le système. Ce qui est franchement métaphysique (mais pas réfutable non plus d'ailleurs !!!!)

Vous voulez du bizarre ? Allez voir les interprétations modales. Moi, celles-là, je ne suis jamais arrivé à les comprendre (si quelqu'un en donne une explication claire je suis preneur).

[Nicophil]

La réduction par la conscience est une réduction réaliste, physique, au moment ou notre conscience nous donne le résultat de la mesure. C'est l'esprit qui modifie physiquement le système.

Mais personne n'interprète comme ça ! il s'agit évidemment d'une caricature de la MQ par des psi-onticistes bornés.

[invite54165721]

la réduction de la fonction d'onde est un probleme sans réponse. le terme lui meme de fonction d'onde provient de l'usage exclusif qui s'est imposé avec dirac et schrodinger d'un espace vectoriel ou les vecteurs décrivent des orbites continues et sauillent parfois.
cette vision l'a emporté sur celle de Heisenberg et de sa théorie des matrices.
avec la présentation plus moderne de la matrice densité, un état est représenté par un opérateur. au vecteur V> a la Dirac on associe un projecteur |V><V| un tel projecteur est dit état pur
avec ce genre d'etat on a des interferences. lorsqu'il y a décohérentce cet état pur évolue de facon continue vers une matrice densité (les interférences se brouillent) qu'on peut diagonaliser et ou l'on a sur la diagonale les probabilités des résultats de mesures possibles.
Le probleme de la mesure n'est pas résolu mais exit de la fonction d'onde (l'état n'est plus pur), Et on voit bien que le probleme du moment du collapse de la fonction d'onde n'a pas de sens. le probleme qui reste est celui du résultat percu.

[Nicophil]

avec ce genre d'etat on a des interferences. lorsqu'il y a décohérence cet état pur évolue de facon continue vers une matrice densité (les interférences se brouillent)

Je ne crois pas que la décohérence soit forcément continue, si ?

[invite54165721]

forcement je ne sais pas mais les termes non diagonaux tendent souvent vers zero car il y a en terme multiplicatif une exponentielle décroissant avec le temps.
et la matrice obéit a une équation différentielle pour son évolution

[0577]

Bonjour,

Attention, ça ce n'est pas l'interprétation "réduction par la conscience" mais l'interprétation "fonction d'onde = non réaliste, connaissance sur le système".
C'est le plus utilisé en pratique (sans le dire en général ) mais pas réfutable (ne peut pas être distingué par l'expérience des interprétations réalistes (*) ou des interprétations sans réduction).
(*) pas le réalisme naïf à la Einstein qui, lui, a été réfuté.

La réduction par la conscience est une réduction réaliste, physique, au moment ou notre conscience nous donne le résultat de la mesure. C'est l'esprit qui modifie physiquement le système. Ce qui est franchement métaphysique (mais pas réfutable non plus d'ailleurs !!!!)

Vous voulez du bizarre ? Allez voir les interprétations modales. Moi, celles-là, je ne suis jamais arrivé à les comprendre (si quelqu'un en donne une explication claire je suis preneur).

La description donnée par Nicophil est parfaitement correcte et est la forme "standard" de la physique quantique. Elle est réfutable au sens où la physique quantique est réfutable.

Je ne suis jamais arrivé à comprendre ce qu'était une "interprétation".

[invite54165721]

La mesure signifie un événement dans lequel l'observateur apprend quelque chose, et la fonction d'onde quantifie ce que l'observateur sait du monde, de sorte que cet état doit forcément changer brusquement lorsque la mesure a lieu. La réduction de | ψ⟩ n'est rien d'autre qu'une inférence bayésienne : l'observateur a appris quelque chose de nouveau sur le monde qui l'entoure, il doit donc recalculer les probabilités subjectives qu'il observera quelque chose ou quelque chose d'autre dans le futur. Le collapse se produit donc dans l'esprit de l'observateur et est inséparable de la mesure.

ca c'est une interprétation: le premier observateur qui passe et prend conscience du résultat de mesure cause un collapse de la fonction
d'onde dans l'espace de hilbert dans une autre interpretation des le début de l'interaction de l'instrument de mesure l'état de la particule n'est plus pur. on n'est plus dans l'espace de hilbert. mais c'est le premier observateur qui passe qui l'emporte en voyant le résultat de la mesure ce qui modifie la matrice densité.
ce n'est pas tout a fait la meme chose meme si la théorie de la décohérence s'appuie a cent pour cent sur la mq

[Deedee81]

Salut,

Mais personne n'interprète comme ça ! il s'agit évidemment d'une caricature de la MQ par des psi-onticistes bornés.

Tu vas être étonné. Mais si. Il y en a
Ceci dit ils se comptent sur les doigts de la main (et je n'ai pas de nom).
Mais l'interprétation de la réduction par la conscience, citée dans le premier message et dans l'article du même nom de l'encyclopédie de Stanford, c'est bien ça.

Je ne suis jamais arrivé à comprendre ce qu'était une "interprétation".

En bref : une interprétation c'est une ontologie non réfutable (au sens de Popper)

La plupart des physiciens, surtout ceux dans l'expérimentation, et la plupart des cours emploient (souvent sans le dire) l'interprétation minimaliste dite instrumentale
(c'est l'interprétation de Copenhague, sans les accoutrements philosophiques. C'est aussi ce que décrivait Nicophil).
Postulats quantiques (de base, opérateurs, espace de Hilbert, équation d'évolution, ça c'est incontournable)
Liens valeurs propres - valeurs mesurées (il n'y a guère que les interprétations modales pour ne pas utiliser ce postulat)
Interprétation probabiliste (idem, mais ça peut prendre des formes différentes car c'est lié au suivant)
Réduction (rejeté par quelques interpérations).
Fonction d'onde = simple modélisation mathématique du système.
A ça viennent se rajouter divers artifices non réfutables (les corpuscules de Bohm, les transactions de Cramer, les divisions des mondes d'Everett et Dewitt, etc....)

[Deedee81]

Petit détail qui a son importance. Il y a parfois du flou terminologique !!!!
La théorie de Bohm est en fait une interprétation (dans le domaine non relativiste, elle est par construction non réfutable)
L'interprétation des réductions physique (de Ghirardi et ses suiveurs) est une véritable théorie (elle est réfutable, si du moins on arrive à mettre en évidence les effets quantiques dans le domaine macroscopique, du genre faire une expérience de Young avec des poussières, donc en évitant la décohérence. Ce n'est pas pour demain).

[invite54165721]

la décohérence est reconnue comme un processus physique absent de l'interpretation de copenhague. les interpretations qui l'utilsent ou pas ne peuvent elles pas etre départagées?

[viiksu]

Et qu'en est-il de la vitesse de corrélation d'une particule intriquée quand on mesure sa jumelle? Des chinois l'auraient mesurée avec un minimum déjà très supérieur à c.

[Deedee81]

la décohérence est reconnue comme un processus physique absent de l'interpretation de copenhague. les interpretations qui l'utilsent ou pas ne peuvent elles pas etre départagées?

Non, mais certaines interprétations ont du mal lors de la prise en compte de la décohérence (car elles font des hypothèses entrant en conflit avec).
C'est normal, les interprétations sont souvent plus anciennes que la théorie de la décohérence.
Voir la dernière partie de https://arxiv.org/abs/quant-ph/0312059
Où l'auteur discute de la décohérence dans le cadre de plusieurs interprétations.

Et qu'en est-il de la vitesse de corrélation d'une particule intriquée quand on mesure sa jumelle? Des chinois l'auraient mesurée avec un minimum déjà très supérieur à c.

Ca n'a pas de sens de parler de "vitesse de corrélation". La corrélation est un constat statistique sur des valeurs mesurées. Ce n'est pas un processus physique.

Exemple, deux jumeaux se séparent. Un va à Paris, l'autre à Bruxelles.
Si je mesure à Bruxelles la couleur des cheveux d'un des frères, et toi à Paris tu fais de même.
Les résultats seront corrélés (100% sauf si l'un c'est teint les cheveux).
Question : à quelle vitesse se fait la corrélation : la question n'a pas de sens.

[viiksu]

Intrication speed.pdf

Alors c'est quoi ça?

[invite54165721]

@viksuu

je n'ai pas le courage de me plonger dans ce papier en anglais
tu l'as sans doute fait;

c'est quoi cette vitesse?

[Deedee81]

Moi non plus (pas le temps ni le courrage), mais le titre est clair.

C'est dans l'hypothèse d'une action à distance (la spooky action à distance d'Einstein), une interaction, trouver une borne limite supérieure à la vitesse d'une telle interaction.

Mais ce n'est pas la "vitesse de corrélation" (la corrélation c'est comme calculer la moyenne de la taille des Belge. C'est une grandeur statistique. Et donc la "vitesse de la moyenne" est arf.... bizarre. La vitesse de la corrélation c'est idem).

Au mieux, s'il y a interaction à vitesse finie peut on avoir une corrélation variant au cours du temps.

[invite54165721]

je n'avais jamais entendu parler des interprétations modales. on en parle dans le lien que tu as donné plus haut.
effectivement si on élargit l'expression "résultat de la mesure" a des états qui ne sont pas vecteurs propres de l'opérateur
on a moins de problemes de collapse!
je comprends ta perplexité.
c'est un peu comme avec les mesures faibles.

[Deedee81]

Salut,

je comprends ta perplexité.

C'est même pire que ça. Je trouve les explications franchement incompréhensibles.
De tous les articles que j'ai lu dans l'encyclopédie de Stanford (en MQ, pas le reste qui peut être trèèèèès spécial, c'est de la philo ) : https://plato.stanford.edu/entries/qm-modal/
C'est le seul que j'ai pas pigé.
Alors oui, les aspects techniques ça va (comme la décomposition biorthogonale, qui est d'ailleurs comme la décomposition de Schmidt utilisée en décohérence). Mais les aspects ontologiques, gaaaaasp.

[viiksu]

Moi non plus (pas le temps ni le courrage), mais le titre est clair.

C'est dans l'hypothèse d'une action à distance (la spooky action à distance d'Einstein), une interaction, trouver une borne limite supérieure à la vitesse d'une telle interaction.

Mais ce n'est pas la "vitesse de corrélation" (la corrélation c'est comme calculer la moyenne de la taille des Belge. C'est une grandeur statistique. Et donc la "vitesse de la moyenne" est arf.... bizarre. La vitesse de la corrélation c'est idem).

Au mieux, s'il y a interaction à vitesse finie peut on avoir une corrélation variant au cours du temps.

Les corrélations c'est pour tester le théorème de Bell et s'assurer qu'il n'y a pas de variables cachées locales, mais il y a un cas ou la corrélation est de 100% c'est à dire si on mesure les mêmes directions de polarisation par exemple up and down (c'est un exemple comme pile ou face). Donc en mesurant pile ou face d'un côté il ont dû regarder à quelle vitesse ils mesuraient l'inverse de l'autre côté. Enfin c'est ce que j'ai cru comprendre.

[Deedee81]

Salut,

Les corrélations c'est pour tester le théorème de Bell et s'assurer qu'il n'y a pas de variables cachées locales, mais il y a un cas ou la corrélation est de 100% c'est à dire si on mesure les mêmes directions de polarisation par exemple up and down (c'est un exemple comme pile ou face). Donc en mesurant pile ou face d'un côté il ont dû regarder à quelle vitesse ils mesuraient l'inverse de l'autre côté. Enfin c'est ce que j'ai cru comprendre.

Oui, pour être sûr qu'aucun signal (moins rapide que la vitesse de la lumière) ne se propage entre les deux mesures. Auquel cas il pourrait être la cause des résultats observés. Mais il ne s'agit pas de la vitesse de la corrélation, juste la vitesse d'un hypothétique signal/interaction. La corrélation est une comparaison entre des valeurs. Une comparaison, ça n'a pas de vitesse.