Mondes parallèles et fentes de Young

[DrButcher]

Bonjour, me passionnant pour la physique et la cosmologie je me pose beaucoup de questions et regarde un grand nombre de documentaire. Récemment je suis tombé sur un reportage Arte sur le saut quantique. Dans ce reportage il était dit que selon l'expérience des fentes de Young et du mouvement ondulatoire des particules il pouvait y avoir plusieurs réalités différentes, de l'infiniment petit à l'infiniment grand et que la seule réalité dépendait de l'observation. Selon moi il est impossible qu'il y ait plusieurs réalités car j'en déduis simplement selon ces expériences qu'il y a une infinité de probabilité que des réalités différentes existent mais que la seule et l'unique qui existe est de fait celle que l'on regarde. Je m'explique, si 10 observateurs mesurent la position d'une même particule dans une même expérience des fentes de Young et ce au même instant T, alors ces 10 observateurs observeront la même réalité (qui est la position de la particule à cet instant T). La position finale lors de l'observation de cette particule sera défini par le mouvement ondulatoire de celle-ci et l'infinité de probabilité qu'elle aurait pu finalement être mesurée à un autre endroit existe aussi mais n'est plus une réalité. Prenons un autre exemple à plus grande échelle, si je me déplace dans Paris, et que 10 personnes veulent connaître ma position à un instant T, elles n'ont qu'à m'appeler et je leur donnerai à tous cette même position car c'est la seule réalité qui soit à cet instant T, même si il y avait une infinité de probabilité que je sois ailleurs dans Paris. Selon moi, une expérience qui pourrait peut-être nous prouvez si les multivers existent et donc qu'il y a un nombre infini de réalité serait de faire l'expérience avec l'intrication quantique. Reproduire l'expérience des fentes de Young avec deux particules intriquées dans deux expériences distinctes.

Quels sont vos avis ?

Amicalement 👋
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[Pio2001]

Bonjour DrButcher,
Ton interprétation est correcte. C'est celle dite "de Copenhague", et elle décrit bien ce qui se passe.

L'interprétation des univers multiples est beaucoup plus compliquée. Mais il faut savoir qu'elle décrit aussi très bien ce qui se passe, mais d'une façon indirecte : quand 10 observateurs mesurent la position d'une particule, selon cette interprétation, une infinité d'univers existent, et dans chacun d'eux, les 10 observateurs sont d'accord entre eux pour dire que la réalité qu'ils observent est la seule qui existe. Par exemple la particule est aux coordonnées (0, 0, 0), tout le monde est d'accord. Personne n'a vu autre chose, c'est la seule réalité. Dans l'univers voisin, tout le monde voit que la particule est dans la position (0, 0, 1). Personne n'a vu autre chose. Pour eux, c'est la seule réalité. Etc.

Pourquoi cette interprétation a priori farfelue ? Elle a été retenue, parmi d'autres dont celle que tu présentes, pour deux raisons :
Première raison : parce que c'est littéralement ce que disent les équations de la mécanique quantique. Elles disent que ces univers existent. Comme personne ne les a jamais vus, on a bricolé les équations pour dire que parmi tous les possibles, la nature tirait au sort une probabilité.
Seconde raison : si on se passe de ce bricolage, on s'aperçoit que dans les univers multiples, le problème du hasard quantique est résolu. D'où l'intérêt d'envisager cette option.

En effet, les probabilités quantiques d'observer une particule à un endroit ou à un autre sont un peu particulières. A l'époque de Bohr, Born, Heisenberg et Pauli, en 1935, on considérait que ces probabilités étaient fondamentales, et que la position de la particule ne découlait pas d'un phénomène physique sous-jacent. Il ne fallait pas se poser la question de la raison pour laquelle elle était en (0, 0, 0) plutôt qu'en (0, 0, 1). Aucun mécanisme physique n'était à l'origine de ce choix.
Einstein et Schrödinger en particulier, trouvaient cela absurde. Si elle était arivée en (0, 0, 0), c'était qu'il y avait une raison. Simplement on ne l'avait pas encore découverte.

Dans l'interprétation des mondes multiples, la particule arrive à la fois en (0, 0, 0) et en (0, 0, 1). Aucun mécanisme n'est nécessaire pour expliquer que l'une ou l'autre des deux possibilités ait été choisie pour être éliminée.

Cela paraît futile, mais le problème est devenu plus aigu en 1964 avec la découverte de l'inégalité de Bell, et en 1982 avec son test expérimental par Alain Aspect. Il est alors devenu clair que si, comme tu le fais naturellement, on suppose qu'un mécanisme conduit à un résultat de mesure unique, alors ce mécanisme dépasse nécessairement la vitesse de la lumière !
A partir de là, l'interprétation des univers multiples a connu un certain regain de popularité.

Malgré tout, cela reste une interprétation non prouvable, et parfaitement équivalente à celle de Copenhague dans l'état actuel de nos connaissances.

[Deedee81]

Salut,

Croisement avec pio. Forcément, j'ai mis longtemps à rédiger

Bienvenue sur Futura.

Quels sont vos avis ?

Commençons par là Il n'y a pas d'avis sur Futura (enfin si, un peu trop souvent à mon goût mais bon). on suit ce que dit la science et l'observation et rien d'autre.
(donc les résultats expérimentaux et les théories publiées dans les revues à comité de lecture reconnues par la communauté scientifique. Ici c'est la mécanique quantique évidemment).
Les théories/idées/spéculations personnes sont extrêmement sulfureuses sur Futura (et peuvent entrainer la fermeture d'un sujet) à cause du point 6 de la charte (que je te conseille de lire d'ailleurs, tout en haut de la page).

Ensuite il me semble que le documentaire que tu as vu parlait d'une interprétation particulière de la mécanique quantique. Celle des mondes multiples de Everett. C'est je crois la plus appréciée mais ... pas par tous (moi je ne l'aime pas pour diverses raisons). Les interprétations se situent à cheval entre la physique et la philosophie. De fait il faut rester prudent car la philosophie n'est pas acceptée sur Futura.

Il y a beaucoup d'interprétations. Tu trouveras beaucoup d'informations là dessus sur wikipedia et sur l'encyclopédie de philosophie de Stanford. Elles sont (presque) toujours construite de manière à être en accord avec tous les résultats expérimentaux de la mécanique quantique. Et donc aucune expérience ne peut les départager (il y a quelques exceptions). on a sans être exhaustif :
l'interprétation instrumentale (rarement nommée comme telle, c'est elle qui est suivie dans presque tous les cours de MQ où la philosophie y est aussi rare qu'un bac de Jupiler dans le Sahara)
l'iterprétation de Copenhague (la plus ancienne, c'est la précédente + une couche de philosophie, il y en a quelques variantes)
L'interprétation des états relatifs (dite "théorie nue", c'est ma préférée )
L'interprétation des mondes multiples (que tu as vu, c'est en fait les états relatifs qui sont aussi de Everett, sa thèse de doctorat, plus l'ontologie des "mondes")
L'interprétation transactionnelle
L'interprétation relationnelle (de Rovelli, très positiviste, trop pour moi, mais qui fournit des outils d'analyse drôlement pratique)
les interprétations modales
La mécanique bohmienne
Les réductions physiques (là c'est un peu plus qu'une interprétation, la théorie est modifiée)

Dans ton premier message tu disais (je n'en cite qu'un petit bout) :

il est impossible pour une particule d'être à plusieurs endroits à la fois

C'est une affirmation fautive. Feynman dans son cours, part de plusieurs résultats expérimentaux et montre trois choses importantes :
- Les particules quantique ne sont pas et ne peuvent pas être de petits corpuscules durs et bien localisés. Ca c'est une vision trop simpliste. Il ne faut pas confondre "particule" et "corpuscule"
- Les particules quantiques sont "quelque chose" qui manifeste à la fois des propriétés corpusculaires et ondulatoires.
- Les particules ne peuvent pas avoir en même temps une position précise et une impulsion précise. C'est d'ailleurs une propriété ondulatoire connue bien avant la MQ, un paquet d'ondes ne peut à la fois être bien localisé et avoir une longueur d'onde précise.

Le raisonnement que tu fais avec "plusieurs chercheurs mesurant..." n'a aucun intérêt. Car dès que l'un mesure la position de la particule, il y a réduction de la fonction d'onde et la particule est alors bien localisée. Même pour tout autre mesure. Par contre l'impulsion devient très imprécise (ce qui est lié à la diffraction des ondes passant par un petit trou). C'est d'ailleu(rs ce qui détruit les figures d'interférences dans l'expérience de Young quand on essaie de savoir par où passe la particule.

Par MP je pourrai aussi te communiquer mon cours de MQ sur Youtube. J'y reprend l'argumentation de Feynman (et pleins d'autres choses). Le début a l'avantage d'impliquer fort peu de math.
(j'y reprend ses expériences montrant le principe d'indétermination plus d'autres expériences qui le montrent : mesure position avec une lentille, Young bien sûr, diffraction, etc....)

Une petite particularité de la MQ mais là on entre dans les grosses complications. Pour répondre à la fin de ton message. C'est tout de suite plus compliqué à prouver (bon, faut qu'un peu de calcul avec les états quantiques mais quand même, on est dimanche et je suis en vacance, je ne fais que passer, j'ai pas envie de faire ça maintenant ) :
Supposons l'expérience de Young avec deux fentes A et B. Toute particule sortant de A est intriquée avec une particule C (on peut imaginer que c'est une particule qui se désintègre ou un atome qui se désexcité, les particules résultantes sont intriquéesà, et toute particule sortant de B est intriquée avec une particule D. A et B sont envoyés sur un écran comme d'habitude. Et là, surprise : il n'y a plus d'interférence ! Il y a même des expériences encore plus folles avec ce genre de choses. Dans mon cours dans le tome VII (dans les dernières vidéos, sur Youtube y a pas de "tomes" ) je reprend ce type d'expériences "classiques" et je les analyse.

[Deedee81]

- Les particules ne peuvent pas avoir en même temps une position précise et une impulsion précise.

J'avais pensé à un exemple puis j'ai oublié, encore un coup du vague à l'âme des vacances Bon il n'est jamais trop tard pour bien faire.

Un exemple très classique de cela est l'atome. Prenons l'atome d'hydrogène : le noyau (un proton) et un électron autour. Dans son état de base (l'état d'énergie minimale) l'électron autour de l'atome (état dit 1s) est décrit par une fonction d'onde a symétrie sphérique ; l'électron est "répartit" uniformément autour du proton. on parle d'ailleurs d'orbitale car "orbite" sertait trompeur.

- Si l'électron était un petit corpuscule immobile à un endroit donné mais inconnu : il tomberait sur le noyau (l'électron et le proton de charges électriques opposées s'attirent)
- Et si ce corpuscule était en mouvement, on aurait alors un moment angulaire non nul. Cette quantité étant conservée ce serait facile à vérifier.
- Un corpscule chargé en rotation émettrait un rayonnement électromagnétique continu (dit rayonnement de freinage ou Bremsstrahlung) qui n'est évidemment pas observé (et l'électron tomberait en spirale sur le proton)
- Enfin, tout sondage de l'atome avec des photons ou des électrons montrent que cet atome dans l'état de base a une symétrie sphérique parfaite
- plus subtil (et beaucoup plus compliqué, y a beacoup de choses derrières), il n'y a pas de paramètre cachés inconnus dans l'électron comme une position eacte éventuellement inconnue, car cela signifierait qu'il existe une différence entre deux électrons même si on ne savait pas la mesurer. Or les électrons de par leur spin 1/2 sont des fermions obéissant à la statistique de Fermi-Dirac et donc au principe d'exclusion de Pauli qui explique en partie la stabilité de la matière et le fait que les éléments chimiques sont tous différents, et cette statistique découle directement de l'indiscernabilité au sens fort). (*)

Voilà un beau coup de pied au cul des corpuscules. L'électron est plus proche d'une onde que d'un corpuscule (et toute objet quantique). Même si ce n'est pas vraiment des ondes classiques
(elles sont quantifiées, complexes et non à valeurs réelles, les nombres, pas la "réalité" , les interactions sont ponctuelles et aléatoires avec la règle de Born et enfin pour deux particules on a une fonction d'onde à six coordonnées plus le temps et qui ne peut se réduire en général par exemple en une somme de deux ondes à trois coordonnées, c'est le coeur de l'intrication).

(*) je peux aussi te donner mes séries youtube sur la physique statistique et sur le spin, toutes les deux vulgarisées.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DrButcher]

Bonjour et merci à vous deux pour ces éclaircissements. J'aime m'interroger sur la nature de notre univers je serai bien sûr ravi de jeter un oeil à votre travail de vulgarisation qui pour moi, amateur, seront très instructif !

Bien à vous. ✌️

[curiossss]

Dans l'interprétation des mondes multiples, la particule arrive à la fois en (0, 0, 0) et en (0, 0, 1). Aucun mécanisme n'est nécessaire pour expliquer que l'une ou l'autre des deux possibilités ait été choisie.

Pour moi le plus grand mystère reste celui ci : comment à partir de théories faites à partir d'observations des humains rationnels arrivent à croire à des choses jamais observées comme ces univers parallèles jamais observés, tout en oubliant au passage de se demander d'où proviendrait toute l'énergie nécessaire pour créer ces milliards d'univers supplémentaires à chaque instant (*), tout ça juste pour expliquer notre incapacité à connaitre à la fois la position et la vitesse de ce qu'on s'entête à appeler une particule alors que en dehors de toute interaction ce n'est pas ponctuel il n'y a pas de particules il n'y a que des ondes !

Remplacer une absence de connaissance par un Grand mystère est une solution vieille comme le monde.

(*) : Ton chat s'est fait écraser ? Console toi, dans un autre univers il ronronne encore.

[Deedee81]

DrButcher, je t'envoie ça.

(vite car je serai absent au moins une semaine )

Curioss, ton interrogation rejoit ce que j'ai dit dans une autre discussion sur l'orichalque : l'immagination humaine est sans limite

(*) : Ton chat s'est fait écraser ? Console toi, dans un autre univers il ronronne encore.

Ca me rappelle :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Suicide_quantique

[ornithology]

une petite remarque sur les masses.
Il ne faut pas croire que quand on joue a pile ou face avec une piece dans ce monde il y a création de de pieces (doublement de la masse dans deux mondes paralleles. on aurait une masse totale qui exploserait
les mondes paralleles sont des mondes Possibles pas des mondes physiques. ils existent tout comme en théorie quantique comme des états dont on peut considerer la probabilité, la superposition etc.
Beaucoup de paradoxes disparaissent quand on adopte ce point de vue quantique.

[Pio2001]

Beaucoup de paradoxes disparaissent quand on adopte ce point de vue quantique.

Ce qui est marrant, c'est que tout le monde dit que dans SON point de vue, les paradoxes disparaissent !
Alors qu'en fait, pas du tout.

Remplacer une absence de connaissance par un Grand mystère est une solution vieille comme le monde.

Abandonner les univers multiples ? Retour du hasard quantique. Du "Dieu qui joue aux dés". C'est ce que j'appelle personnellement les "évènements transcendants en laboratoire" (interprétations instrumentale, de Copenhague...)
Un photon de polarisation verticale a traversé un polariseur diagonal ? C'est un évènement sans cause, sans explication, ni dans cette théorie, ni dans une autre. C'est un évènement qu'il ne faut pas chercher à expliquer. C'est le hasard quantique. Il ne résulte pas de notre ignorance des causes. C'est un évènement que la science n'a pas le droit d'étudier.

Considérer que le hasard quantique a bien des causes, mais que nous découvrirons plus tard ? C'est la vieille rengaine des variables cachées, dont on sait depuis 1982 qu'elles dépasseraient la vitesse de la lumière et a priori, violeraient la causalité... Le futur agit donc sur le passé (interprétation transactionnelle) ?

D'autres encore considèrent que le monde n'existe pas, que seules nos observations du monde existent (Copenhague, relationnelle...). C'est "le regard de la souris qui fait exister la Lune".

Bref, non, il n'existe pas d'interprétation dans lesquels les paradoxes disparaissent. Tous les choix sont mauvais. On ne fait que remplacer un paradoxe par un autre paradoxe tout aussi grave.

Si vous pensez avoir une interprétation raisonnable, reprenez l'expérience d'Aspect en remplaçant les photons par des électrons de spin intriqués pour simplifier (expérience appelée parfois "exemple standard de Bohm"), et recalculez la violation de l'inégalité de Bell. Je vous prévois quelques surprises conceptuelles

[curiossss]

Abandonner les univers multiples ? Retour du hasard quantique.

Entre deux possibilités :
- On a raté quelque-chose dans la compréhension du fonctionnement de la physique, n'en déplaise à notre Ego.
- On a tout compris, et il existe une démultiplication d'Univers à chaque instant (*)
Laquelle choisissez-vous ?

(*) ce qui est marrant dans cette fable c'est : parce qu'une 'particule' donnée a deux possibilités d'évolution ALORS tout l'univers se duplique pour régler ce petit embarras de choix de la particule, même ce qui est à perpète. Quoi qu'il en coûte !
Et le physicien il est tout heureux, il n'y a plus de problème ! C'est beau la science.

[curiossss]

Si vous pensez avoir une interprétation raisonnable, reprenez l'expérience d'Aspect en remplaçant les photons par des électrons de spin intriqués pour simplifier (expérience appelée parfois "exemple standard de Bohm"), et recalculez la violation de l'inégalité de Bell. Je vous prévois quelques surprises conceptuelles

Si tu as des liens sur des expériences plus poussées mettant en évidence des paradoxes moins médiatisés je suis preneur Ou même revisiter les mêmes paradoxes avec des conditions expérimentales différentes.

[Pio2001]

Entre deux possibilités :
- On a raté quelque-chose dans la compréhension du fonctionnement de la physique, n'en déplaise à notre Ego.
- On a tout compris, et il existe une démultiplication d'Univers à chaque instant (*)
Laquelle choisissez-vous ?

Ce n'est pas vraiment le choix devant lequel nous sommes.
De plus, tes proposition sont orientées par un jugement selon lequel dans la première la science pourrait progresser, et dans la seconde, non.

Nous avons plutôt le choix entre :
1) Dieu joue aux dés : il n'y aura jamais rien à découvrir du côté du hasard quantique (personnellement, c'est plutôt celle-ci qui me donne une impression de "circulez, y a plus rien à comprendre")
2) Il y a des univers multiples.
3) Les événements futurs agissent sur les évènements passés.

Les faits expérimentaux nous disent une chose : au moins une des trois propositions ci-dessus est vraie.

Nombreux sont ceux qui adoptent le point de vue instrumental, et qui répondent "qu'est-ce que ça change, de toutes façons" ? Les univers multiples sont invisibles, et les évènements futurs n'ont qu'une action aléatoire sur le passé.

[curiossss]

Nous avons plutôt le choix entre :
1) Dieu joue aux dés : il n'y aura jamais rien à découvrir du côté du hasard quantique (personnellement, c'est plutôt celle-ci qui me donne une impression de "circulez, y a plus rien à comprendre")
2) Il y a des univers multiples.
3) Les événements futurs agissent sur les évènements passés.

Hum... je ne parierais pas ma vie là-dessus.
Il reste toujours la possibilité qu'aucun des 3 choix soit le bon. On sait pertinemment qu'il y a quelque-chose qui coince dans nos théories, sinon la RG et la MQ ne seraient pas incompatibles.