Unitarité de la mécanique quantique
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Unitarité de la mécanique quantique



  1. #1
    viiksu

    Unitarité de la mécanique quantique


    ------

    Bon bon, on nous dit que dans les trous noirs il y a un problème avec ce postulat, une particule absorbée par le TN perdrait l'unitarité de sa fonction d'onde? Mais sur terre aussi une particule peut être détruite et personne ne se soucie du devenir de sa fonction d'onde? Il me semble que les scientifiques sont loin d'être clairs sur ce sujet.

    -----
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  2. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Bon bon, on nous dit que dans les trous noirs il y a un problème avec ce postulat, une particule absorbée par le TN perdrait l'unitarité de sa fonction d'onde? Mais sur terre aussi une particule peut être détruite et personne ne se soucie du devenir de sa fonction d'onde? Il me semble que les scientifiques sont loin d'être clairs sur ce sujet.
    Pour le cas des trous noirs, voir ici : https://forums.futura-sciences.com/a...-sevapore.html

    Pour le cas sur Terre, non, tu te trompes. Une particule n'est jamais totalement détruite, elle ne fait que se transformer. Par exemple un électron plus un positron se transforme en deux ou trois photons (à basse énergie), pas en néant (c'est d'ailleurs inévitable because les lois de conservation), et la transformation est bien unitaire. La transformation est décrite par la fameuse "matrice S" qui est une matrice unitaire.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    viiksu

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Ok mais prenons un photon absorbé par un électron le photon augmente l'énergie de l'électron mais disparait non?
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  4. #4
    coussin

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Ok mais prenons un photon absorbé par un électron le photon augmente l'énergie de l'électron mais disparait non?
    Il disparaît un temps, oui. Mais il doit éventuellement être réémis.
    Et comme la matrice S relie ce qui se passe de t=-infini à t=+infini, elle est unitaire.
    Il faut considérer l'état excité comme un état métastable (ce qu'il est).

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    EDIT croisement complémentaire de coussin qui illustre là d'ailleurs l'affirmation du caractère réversible dont je parle plus bas.

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Ok mais prenons un photon absorbé par un électron le photon augmente l'énergie de l'électron mais disparait non?
    Peu importe. Unitaire ne veut pas dire "conservation du nombre de particules". Ici il y a un électron et un photon avant, et un électron après, c'est ok.

    Unitaire ça signifie que :
    Techniquement :
    - la matrice S permettant de passer des états quantiques de départ au états finaux est telle que S* S = S S* = I
    (où * est le complexe conjugué et I la matrice unité)
    - Ca entraine que l'équation d'évolution est linéaire
    Physiquement
    - l'équation d'évolution est réversible
    - Puisque les probabilités de transition sont donnée par le carré des amplitudes (plus précisément si l'amplitude est a, alors la probabilité est a a*)
    alors l'unitarité conserve les probabilités.

    Prenons un exemple imaginaire pour illustrer :
    Supposons donc que tu aies ton photon et ton électron départ, avec une probabilité de 100%.
    Et supposons que le calcul donne les résultats suivants :
    - Le photon passe son chemin sans que rien ne se passe : probabilité de 15%
    - Le photon est diffusé par l'électron : probabilité : 25%
    - Le photon est absorbé et disparait dans le processus : probabilité : 60%
    Alors on a 15+25+60 = 100% de chance qu'il se passe quelque chose.
    Et donc c'est ok.

    C'est pour cela qu'il est très difficile de modifier l'équation de Schrödinger (la générale : H |psi> = d/dt |psi>, où H est l'hamiltonien et d/dt la variation par rapport au temps) sans risque de sérieuses incohérences.

    Une des conséquences de ça est que l'intrication est indéboulonnable, elle ne peut jamais disparaitre (tout au plus, elle peut se "diluer" dans des intrications partielles entre des tas de particules, comme dans le phénomène de décohérence).
    Dernière modification par Deedee81 ; 16/04/2019 à 10h20.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  7. #6
    viiksu

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Ok got it, je vois que ton interrogation sur le "paradoxe" rejoint le mien

    Mais une question en QFT l'équation de S semble passer à la trappe au profit des opérateurs du champ création/annihilation si j'ai bien compris? Est-ce que la problématique reste la même?
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  8. #7
    jacquolintégrateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    C'est pour cela qu'il est très difficile de modifier l'équation de Schrödinger (la générale : H |psi>
    Bonjour
    Et, en particulier, de la remplacer par une équation non linéaire, ce que De Broglie, Schrödinger, Dirac... avaient tenté de faire, en essayant de construire une théorie des ondes à singularités, lesquelles auraient décrit les particules (continuant la tradition de la théorie de la matière de Mie, de l'électrodynamique non linéaire de Max Born, de la théorie du Champ Unifié d'Einstein...). ça a foiré !! Certains considèrent que ce n'est pas définitif. Peut-être ont-ils raison mais, maintenant, il faut se colleter effectivement l'intrication en plus et les inégalités de Bell !!!
    Cordialement
    Dernière modification par jacquolintégrateur ; 16/04/2019 à 10h46.
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

  9. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Mais une question en QFT l'équation de S semble passer à la trappe au profit des opérateurs du champ création/annihilation si j'ai bien compris? Est-ce que la problématique reste la même?
    Non on a les deux.

    L'opérateur/matrice S décrit la collision.

    Les opérateurs d'annihilation et création font passer d'un état a +1 ou -1 particule. On les retrouve même déjà dans la théorie de l'oscillateur harmonique (changement +-1 d'un niveau d'énergie).
    Et on peut formuler les opérateurs (tel que l'hamiltonien ou l'opérateur de "nombres") en terme de ces opérateurs de création/destruction. Sauf S car c'est plus compliqué, il faut un développement perturbatif (les fameux diagrammes de Feynman).
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  10. #9
    viiksu

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Merci Deedee et que deviens la fonction d'onde de la particule et l'équation de Schrodinger?
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  11. #10
    invite54165721

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    je n'ai pas un auteur particulier a citer mais on lit souvent que la MQ est fondamentalement unitaire, que les particules libres sont les seules particules "physiques" etc
    comme si ce qui relevait des évolutions temporelles sortaient en fait du domaine de la physique pure. plutot de la théorie de la connaissance psychologique.

  12. #11
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Merci Deedee et que deviens la fonction d'onde de la particule et l'équation de Schrodinger?
    Les fonctions d'onde et l'équation de Schrödinger pour les fonctions d'onde ne peut s'appliquer qu'aux cas où le nombre de particules ne varie pas.

    Pour passer au cas où le nombre de particules varies (créations, annihilations), il faut passer au formalisme des champs. Les états sont alors les perturbations quantifiées de ces champs (espace de Fock).
    L'équation de Schrödinger sous sa forme générale reste correcte mais ne s'écrit plus du tout comme une équation différentielle. Il faut travailler avec les états de Fock, utiliser le théorème de Wick et à chaque terme (perturbatif) correspond un diagramme de Feynman et une amplitude donnée par une intégrale.

    Bref, c'est beaucoup plus compliqué;

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    je n'ai pas un auteur particulier a citer mais on lit souvent que la MQ est fondamentalement unitaire, que les particules libres sont les seules particules "physiques" etc
    comme si ce qui relevait des évolutions temporelles sortaient en fait du domaine de la physique pure. plutot de la théorie de la connaissance psychologique.
    Je ne comprend pas trop bien ce que tu veux dire.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  13. #12
    invite54165721

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    il faudrait que je retrouve des citations précises.

  14. #13
    invite54165721

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Par exemple dans l'article de Mario Blassone;
    In this Section we consider another aspect of QFT, also connected to the existence of in-
    equivalent representations: the difference between physical (free) and Heisenberg (interacting)
    fields.

  15. #14
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Bon, d'accord, la citation est plus claire. Mais ça ne me dit toujours pas où tu veux en venir. Pourquoi tu parles de ça ???? Et quel rapport avec la psychologie ???
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  16. #15
    invite54165721

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    a cause du titre de la question
    quand ce n'est pas unitaire la tendance est a dire que ce n'est pas physique.

  17. #16
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    a cause du titre de la question
    quand ce n'est pas unitaire la tendance est a dire que ce n'est pas physique.
    Ah oui, d'accord, merci. C'est en effet le cas en MQ comme expliqué plus haut.

    Attention, on parle bien de l'opérateur d'évolution ou de l'équation d'évolution. Car les opérateurs correspondant à une grandeurs physiques ne sont pas unitaires (ils sont hermitiques), alors que les opérateurs unitaires (comme les changement de représentation ou pour passer du point de vue de Schrödinger à celui de Heisenberg) ne correspondent pas à des observables physiques ! TOUT ne doit donc pas être unitaire
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  18. #17
    viiksu

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Bonjour
    Un opérateur Hermiten correspond au vecteur d'état d'une grandeur physique non? Si je fais une mesure sur une particule, on ramène le vecteur d'état devient la fonction d'onde elle change de forme, se ratatine autour de la mesure pourquoi ne serait-elle plus unitaire?
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  19. #18
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Un opérateur Hermiten correspond au vecteur d'état d'une grandeur physique non?
    Pas tout à fait. Bon, tout d'abord, désolé, j'ai dit hermitique au lieu de hermitien (j'ai utilisé le vieux nom).
    Ensuite un opérateur n'est pas un vecteur d'état. Mais il opère sur un vecteur d'état. Disons que H est l'opérateur hamiltonien (= énergie) et |E> un état ayant une énergie précise (ce n'est pas nécessairement le cas !), alors H |E> = E * |E>

    Mais attention, un opérateur hermitien n'est pas unitaire !

    L'opérateur d'évolution S lui est unitaire (ainsi que l'équation de Schrödinger).

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Si je fais une mesure sur une particule, on ramène le vecteur d'état devient la fonction d'onde elle change de forme, se ratatine autour de la mesure pourquoi ne serait-elle plus unitaire?
    Tu auras remarqué que plus haut je ne parle pas de mesure. Et pour cause, on entre tout de suite dans les complications.

    Tout d'abord, la réduction de la fonction d'onde n'est pas unitaire. C'est-à-dire qu'il n'existe pas d'opérateur S qui corresponde à la réduction.
    Et c'est logique. Suppose que tu aies deux états |psi1> = |x> + |y> et |psi2> = |x> + |z> qui correspond par exemple à une particule qui a autant de chance d'être en x qu'en y ou une particule qui peut être en x ou z..
    Tu effectues une mesure de la position et tu trouves disons x dans les deux cas, par chance, dans ce cas il y a réduction dans l'état |x> dans les deux.
    Oui, mais, l'équation de Schrödinger est totalement réversible (sinon elle ne serait pas unitaire). Il devrait être possible d'avoir un processus inverse qui mène de |x> vers l'état d'origine : oui, mais lequel ???? |psi1> ou |psi2> ????
    Une partie de l'information est perdue.

    Moralité : la réduction viole la mécanique quantique !!!!!
    Ca marche bien car la mesure est macroscopique, qu'il y a la décohérence et tout ça.

    Mais ici, si on veut comprendre le coté unitaire, il faut éviter ça. On peut utiliser une interprétation sans réduction. Mais pourquoi se compliquer la vie ? Il suffit ici de considérer que tous les processus sont quantiques et qu'il n'y a pas de mesure macroscopique, pas de réduction.
    Dernière modification par Deedee81 ; 18/04/2019 à 10h18.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  20. #19
    invite54165721

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    tu résumes bien ce que j'ai appelé la tendance actuelle!

  21. #20
    Pio2001

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    Bon bon, on nous dit que dans les trous noirs il y a un problème avec ce postulat, une particule absorbée par le TN perdrait l'unitarité de sa fonction d'onde?
    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais ici, si on veut comprendre le coté unitaire, il faut éviter ça. On peut utiliser une interprétation sans réduction. Mais pourquoi se compliquer la vie ? Il suffit ici de considérer que tous les processus sont quantiques et qu'il n'y a pas de mesure macroscopique, pas de réduction.
    Du coup, les trous noirs ne posent problème que si on ne fait jamais de mesure ?
    Le fait qu'une particule soit absorbée par un trou noir, c'est déjà le résultat d'une mesure, non ?
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  22. #21
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Unitarité de la mécanique quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    Du coup, les trous noirs ne posent problème que si on ne fait jamais de mesure ?
    Le fait qu'une particule soit absorbée par un trou noir, c'est déjà le résultat d'une mesure, non ?
    Bon, je n'appellerais pas ça une mesure. Pour moi, pour une mesure il faut un humain qui constate le résultat. Ou a minima un système macroscopique qui provoque une décohérence (ce n'est pas suffisant, mais c'est nécessaire), mais le TN ne provoque pas de décohérence.... enfin, pour autant que je le sache (mais ça ne changerait pas grand chose).

    Mais non, le problème n'est pas là. Le problème est la disparition du trou noir qui provoque une perte d'une partie de l'information sur l'état quantique de la paire intriquée (particule émise v.s. particule absorbée). Même avec une absence de réduction il y a peut-être un soucis.

    Ne revenons peut-être pas sur ce point de toute façon, on en a largement discuté ici : https://forums.futura-sciences.com/a...-sevapore.html (discussion qui a provoqué la création de celle-ci je pense). En plus ça tombe bien, la question de l'évaporation des TN est astrophysique, la question de l'unitarité de la MQ est physique. On est aux bons endroits

    Et j'ai promis de faire une analyse plus technique et approfondie de mon point de vue plus tard (pas sur Futura mais peu importe).
    Dernière modification par Deedee81 ; 19/04/2019 à 13h45.
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