les goutelettes marcheuses d'Yves Couder

[Christian Arnaud]

Amis de la quantique, bonjour

Ces goutelettes marcheuses d’Yves Couder sont fascinantes , non ?
http://savoirs.ens.fr/expose.php?id=752
Deux questions me font me tourner vers vous :
1) Alors qu’on approche du centenaire de la thèse de Louis de Broglie, est-ce que ces travaux vont apporter un regain de crédibilité à l’interprétation de l’onde pilote de De Broglie ?
2) Pensez vous que ce phénomène peut ouvrir une nouvelle approche de la quantique, ou bien est-ce juste une simple analogie pédagogique au même titre que les vibrations de peau de tambour illustrant les orbitales dans wikipédia ?

Merci de vos réponses
-----

[Christian Arnaud]

si vous voulez une vidéo plus courte et plus visuelle : https://www.youtube.com/watch?v=tLOIPNqIMnI

[Deedee81]

Salut,

Cette histoire de gouttelette c'est plus une analogie qu'autre chose. C'est très limité. Mais c'est pédagogique (surtout pour le coté ondulatoire).

La théorie de l'onde pilote n'est pas "non crédible". Il serait mieux de parler de la théorie de de Broglie-Bohm, puisque c'est Bohm qui en a fait une théorie à part entière. Elle est tout à fait crédible (au moins en mécanique non relativiste). Mais le nom de "théorie" est un peu indu (ou de "mécanique bohmienne") c'est en fait une interprétation de la MQ et comme telle, elle est non réfutable (elle est construite pour donner exactement les mêmes prédictions expérimentales que la MQ "orthodoxe"). Elle est assez peu appréciée pour diverses raisons mais le principal est certainement parce que les calculs sont en fait plus compliqués qu'avec la formulation orthodoxe (*). Mais crédible ou pas, ce n'est pas vraiment la question, le choix est plutôt une question philosophique.

(*) Par exemple, moi ce que je préfère est l'interprétation des états relatifs (matinée à ma sauce de mécanique quantique relationnelle), et celle de beaucoup de physiciens c'est les "mondes multiples" (de Everet-Dewitt).
Mais moi comme eux, quand il faut faire de la MQ pratique (avec expériences et/ou calcul) c'est Copenhague qu'on suit : pas parce qu'on l'adopte mais parce que..... c'est plus facile. (en fait, pas Copenhague, mais l'interprétation dite instrumentale = Copenhague moins tous les aspects philosophiques = MQ de base + postulat de réduction)

Il faut distinguer :
- le coté pédagogique (l'instrumental ou le transactionnel est le plus adapté)
- le coté philosophique (là question de goût, motivé par divers critères (*))
- le coté pratique (là l'instrumental est quand même le plus facile)

(*) pour les cinglés (dit de manière gentille, pas péjorative) il y a les interprétations modales Je dis ça que je les ait toujours trouvées imbuvables (on y fait appel entre autre à la logique quantique, faut se le farcir)

[ThM55]

J'apporterais un peu de nuances à l'appréciation de Deedee concernant la réfutabilité. Dans l'état actuel de ce qui est connu expérimentalement, je suis d'accord que la théorie de de Broglie-Bohm est non réfutable. Cependant, il n'est pas certain que ce soit définitif. En effet, si la loi de probabilités de Born est un postulat de la mécanique quantique, elle en est un aussi en théorie de Bohm, sur les conditions initiales (en tant que loi statistique, elle est équivariante, l'équation de Schrödinger garantit qu'elle est stationnaire), il n'est pas absurde de penser qu'elle pourrait être le résultat d'un processus stochastique de relaxation sur les "variables cachées". Si c'est le cas, il devrait être en principe possible d'en calculer les fluctuations et de relier celles-ci à des phénomènes observables, dans le but de réfuter la théorie. Il existe quelques articles publiés sur le sujet, par exemple dans celui-ci: https://arxiv.org/abs/quant-ph/0104067 (publié dans 'Chance in Physics: Foundations and Perspectives', eds. J. Bricmont et al. ,Springer 2001), Antony Valentini donne une estimation du temps de relaxation.

Il est bien connu que la grosse difficulté de la théorie de Bohm est qu'elle est difficilement compatible avec l'invariance de Lorentz. Ce défaut n'est, sauf erreur de ma part, devenu vraiment manifeste que suite aux expériences de Clauser et d'Aspect, surtout ce dernier avec ses dispositifs électroniques de contrôle du temps, car elle implique des effets instantanés sur les "variables cachées". Avant elles, on pouvait encore en douter, d'ailleurs Bohm pensait que les inégalités de Bell seraient vérifiées expérimentalement. Comme Detlef Dürr (auteur réputé d'articles de recherche et de livres sur la théorie de de Broglie-Bohm, décédé récemment) l'expliquait, dans un espace de Minkowski, cela implique une foliation qui définit au moins localement des hypersurfaces de simultanéité. Le problème alors est que cette foliation est remplacée par une autre, différente, après une transformation de Lorentz contenant un boost de vitesse non nulle. La théorie prédit alors des résultats physiquement différents, ce qui évidemment la détruit. On a là apparemment une réfutation, mais dans son livre "Understanding quantum mechanics", Dürr suggère que cette foliation pourrait elle-même être déterminée dynamiquement par la fonction d'onde (peut-être même au niveau cosmologique), ce qui pourrait résoudre le problème de manière détournée. On pourrait faire une analogie avec la relativité générale: dans une solution donnée, par exemple les solutions cosmologiques, les symétries de la solution impliquent nécessairement des structures géométriques qui ne sont pas invariantes. Mais Dürr ne fournit aucune formulation mathématique de cette idée.

Bien sûr cette théorie ou interprétation (je préfère dire théorie) reste une interprétation marginale de la mécanique quantique. Je connais très peu de scientifiques qui y croient vraiment. Parmi ses "supporters", un de mes anciens profs à Louvain-la-Neuve, Jean Bricmont (émérite, membre de l'académie belge des sciences). Voir son plaidoyer dans "Making sense of quantum mechanics". Il est tout de même remarquable de constater que pas mal de chercheurs continuent à publier sur le sujet. Une recherche sur Google Scholar me donne 616 articles sur le sujet "De Broglie-Bohm theory" depuis 2022, pour seulement 120 dans la décennie 1980-1990.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

il n'est pas absurde de penser qu'elle pourrait être le résultat d'un processus stochastique de relaxation sur les "variables cachées". Si c'est le cas, il devrait être en principe possible d'en calculer les fluctuations et de relier celles-ci à des phénomènes observables, dans le but de réfuter la théorie.

Je suis d'accord avec ce point. J'ai même toujours trouvé douteux d'avoir cette relaxation (mais je n'ai pas creusé plus que ça et ça reste donc un avis personnel, il faudrait que je regarde l'article de plus près car si on a calculé ce temps de relaxation c'est qu'il y a bien relaxation ).

Sans compter les difficultés relativistes, bien sûr, c'est pour cela que j'µai bien précisé "non relativiste".

Outre ce que tu soulèves il y a aussi la tentative d'avoir une formulation relativiste respectant l'invariance de Lorentz. Mais cela force à abandonner l'ontologie corpusculaire qui est quand même centrale dans la mécanique bohmienne. Les formulations (disponibles sur ArXiv mais je n'ai pas noté les références) ne me semblaient pas convaincantes. En tout cas il devient certainement abusif de parler de "théorie de de Broglie" dans ce cas !!!! Je n'en sais guère plus.

Enfin, bon, la question ici était de savoir si cette histoire de goutte "marcheuse" redonnait du crédit à cette approche. Mais la réponse est non.

[Christian Arnaud]

Enfin, bon, la question ici était de savoir si cette histoire de goutte "marcheuse" redonnait du crédit à cette approche. Mais la réponse est non.

Ok, je range ça à l'étage des curiosités mathématiques alors, au même endroit que les peaux de tambour pour les orbitales
On peut fermer le sujet et je remercie les participants

[ThM55]

Enfin, bon, la question ici était de savoir si cette histoire de goutte "marcheuse" redonnait du crédit à cette approche. Mais la réponse est non.

Je suis d'accord.

J'ai donné un chiffre absolu pour le nombre d'articles, ce n'est sans doute pas très parlant. De plus j'ai écrit "de Broglie-Bohm". Si je demande seulement "Bohm Theory", je reçois 17200 référence depuis 2022, ce qui est beaucoup plus grand mais pas précis car les références concernent aussi d'autres travaux de Bohm (comme l'effet Aharonov-Bohm, qui n'a rien à voir avec l'interprétation). La réalité doit se situer entre les deux. Pour comparaison, depuis 2022, le nombre d'articles avec "string theory" sur Google Scholar est 18300. Pour QCD, 15900, 16000 pour "muon" et 51000 pour "g-2" (sujets à la mode puisqu'on envisage un collisionneur de muons et on mesure son g-2). Ce n'est peut-être pas très rigoureux, il doit y avoir de meilleures approches, mais je pense que cela donne une idée approximative de l'importance relative des sujets.

[Deedee81]

mais je pense que cela donne une idée approximative de l'importance relative des sujets.

En effet, c'est très clair. Merci,

[GBo]

Ces goutelettes marcheuses d’Yves Couder sont fascinantes , non ?

Salut,
Je ne connaissais pas, merci !
D'ailleurs, c'est beau et étonnant même "en soi" (i.e. en dehors de toute velléité didactique pour un autre domaine).

[Deedee81]

Je ne connaissais pas, merci !

Je l'avais déjà vu mais je ne sais plus du tout où (sur Futura ???)