Est-ce que la Relativité Restreint est compatible ou non avec la physique quantique ?

[jlthirot]

Bonjour,

Je pensais que la relativité restreinte est compatible avec la physique quantique. En particulier l'intrication.
Mais sur la page suivante, je lis https://fr.wikipedia.org/wiki/Simultan%C3%A9it%C3%A9
"Cette description dans différents référentiels galiléens, contradictoire avec la causalité, suggère que l'intrication quantique est un phénomène acausal par rapport à l'acte de mesure (et ne peut être, à ce titre, utilisée pour propager de l'information), et est non locale, aussi bien spatialement que temporellement. Elle souligne, de manière générale, la difficile cohabitation des principes de la physique quantique et de ceux de la physique relativiste, au moins tels qu'ils sont compris habituellement."

Finalement, quelle est la situation ?
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[ThM55]

Il y a une tension avec la relativité restreinte seulement si, comme Einstein, Podolski et Rosen dans leur article, on attribue aux particules de la paire intriquée un élément réel qui détermine préalablement le résultat de la mesure. En effet depuis une expérience d'Alain Aspect on sait que les inégalités de Bell (qui sont des conséquences de cette hypothèse) sont violées même si les deux mesures sont séparées par un intervalle de genre espace.

Si on ne fait pas cette hypothèse il n'y a pas d'incompatibilité car le caractère aléatoire des résultats interdit d'utiliser ces corrélations pour transmettre une information instantanément. Il existe une borne purement logique, appelée borne de Tsirelson, qui permet de telles corrélations sans transmission d'information.

Et en théorie quantique des champs, les théories connues vérifient le principe de décomposition en clusters qui montre la parfaite compatibilité avec la relativité restreinte. Par exemple cet article, qui n'existe pas dans la version française: https://en.wikipedia.org/wiki/Cluster_decomposition .

Ce qui se passe c'est que tout reste compatible avec la relativité restreinte mais d'une manière qui dépasse ce qu'on peut imaginer naïvement. Par exemple la notion même de particule ne coïncide pas forcément avec notre intuition quotidienne.

[jlthirot]

Merci et ce commentaire, aussi, est limpide.

Vos raisonnements sont fondés sur l'intuition classique du photon, et pour cette raison ils sont erronés.
Figure 2 : Dualité onde-particule pour un photon unique : Un état à un photon de la lumière est préparé et envoyé vers une lame séparatrice. Dans la partie gauche de la figure, le photon unique présente un comportement de type particule : il est détecté par l'un ou l'autre des détecteurs, mais il n'y a jamais de « double clic ». On en conclurait classiquement que le photon « choisit son chemin » sur la lame séparatrice. Dans la partie droite de la figure, les faisceaux de sortie sont recombinés pour former un interféromètre de Mach-Zehnder. Pour une entrée à un photon, le canal de sortie du photon peut désormais être contrôlé en déplaçant l'un des deux miroirs (flèches doubles sur la figure) : on peut par exemple ajuster la position du miroir de sorte que le photon aille toujours vers le canal supérieur (avec une probabilité de un). C'est l'équivalent, pour un photon unique, du fait d'avoir une interférence totalement destructive dans le canal inférieur (des franges « réelles » peuvent également être reconstituées en envoyant de nombreux photons individuels, pour différentes positions des miroirs). Classiquement, on en conclurait que chaque photon doit emprunter les deux chemins à la fois, comme une onde, mais cette conclusion est contradictoire avec la précédente. Seule la théorie quantique de la lumière est capable de donner une description cohérente des deux expériences.

" seulement si," d'accord. C'est donc un préjugé ou une hypothèse non vérifiée.
Mais si c'est compatible, comment est-ce possible d'arriver à une conclusion de non compatibilité en utilisant une représentation de Minkowski ? Peut-être que la question est inintéressante.

"d'une manière qui dépasse ce qu'on peut imaginer naïvement". Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?
Je fabule volontiers.

[Sethy]

Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?

Ce n'est pas pour cela qu'on utilise les imaginaires. Il me semble qu'on a déjà eu ce débat.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jlthirot]

Ce n'est pas pour cela qu'on utilise les imaginaires. Il me semble qu'on a déjà eu ce débat.

Bonjour,
Si vous pensez aux nombres imaginaires, ce n'est pas avec moi.
Si il s'agit de la charte, cette charte m'embête car je n'ai que des questions et que des spéculations personnelles qui sortent de mon imagination.

[ThM55]

Merci et ce commentaire, aussi, est limpide.


" seulement si," d'accord. C'est donc un préjugé ou une hypothèse non vérifiée.
Mais si c'est compatible, comment est-ce possible d'arriver à une conclusion de non compatibilité en utilisant une représentation de Minkowski ? Peut-être que la question est inintéressante.

"d'une manière qui dépasse ce qu'on peut imaginer naïvement". Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?
Je fabule volontiers.

C'est au niveau de l'interprétation qu'une tension peut survenir. Je préfère le mot tension à incompatibilité car le formalisme et les résultats numériques et expérimentaux sont compatibles. Mais par exemple si on considère l'interprétation de Bohm, qui associe à l'état quantique de véritables particules, alors une expérience comme celle d'Aspect (imaginée d'ailleurs avant lui par David Bohm) devient difficile à réconcilier car elle suppose une sorte d'influence instantanée, qui elle, est incompatible avec la relativité restreinte. Des physiciens confirmés adoptent pourtant ce point de vue mais ils sont minoritaires; par exemple Jean Bricmont, professeur de l'université de Louvain et membre de l'académie des sciences en Belgique, est un défenseur de l'interprétation de Bohm ce qui l'oblige à admettre un problème avec l'invariance de Lorentz. Mais rien ne nous oblige à adopter ce point de vue, et toute la physique quantique utilisée indépendamment de ces questions d'interprétation, en physique des particules et en astrophysique, est parfaitement compatible avec la relativité restreinte.

Je ne parle pas d'imaginaires mais de ce à quoi notre expérience quotidienne nous fait erronément penser quand on évoque la notion de particules. C'est à ce idées fausses que je fais allusion quand je parle d'imagination. La physique quantique relativiste est une théorie quantique des champs, les particules y apparaissent comme des excitations quantifiées de champs. Elles n'obéissent pas à nos loi macroscopiques les plus basiques. Par exemple elles sont indiscernable, et on peut pas "numéroter" une particule excitation d'un champ et suivre sa trajectoire, c'est une idée naïve qui ne correspond pas à la réalité. De plus les états sont symétriques ou antisymétriques selon une propriété purement quantique qui s'appelle le spin. Cela permet de classifier les particules en deux sortes: les bosons (comme le photon) qui ont tendance à se regrouper et les fermions (comme l'électron) qui ont tendance à s'isoler les uns des autres. Et il faut savoir, contrairement à une idée répandue mais fausse, qu'en relativité restreinte on peut très bien étudier des systèmes accélérés car la seconde loi de Newton se généralise. Mais un observateur accéléré (=un détecteur accéléré) dans le vide voit non pas le vide quantique mais des particules réelles, avec un spectre thermique. Donc la grandeur nombre de particules présente n'est pas invariante générale, elle dépend de la nature de l'observateur.

[Sethy]

Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?

Je vais repréciser les choses, jusqu'à un certain en tous les cas.

Oui, à l'origine, les nombres imaginaires ont été découvert en les posant comme un artifice de calcul. Et oui, à la fin dudit calcul ces nombres disparaissaient (tout simplement par un effet de +une quantité -une quantité, qui fait zéro. Et par "miracle" on obtenait le bon résultat. Mais là, on est en 1540 et des poussières.

Depuis, les nombres imaginaires ont été beaucoup mieux compris et il faut définitivement chasser l'idée de sa tête qu'ils sont utilisés comme un artifice de calcul, un palliatif, tout ce que vous voulez.

Si on veut se représenter "i", on peut le sentir en imaginant la situation suivante.



On avance sur ce "pont de singe" en tenant une cane à pêche devant soi. Si on fait un quart de tour sur la gauche, la cane à pêche se retrouve perpendiculaire au pont. Si on fait un second quart de tour sur la gauche, la cane se retrouve maintenant dans l'axe du pont, mais dans l'autre sens. Si on appellle "i" cette rotation de 90°C à gauche. On a :

situation de départ : cane à pêche
1ère rotation : i.cane à pêche
2ème rotation i(i.cane à pêche)
situation à l'arrive : -cane à pêche.

Pourquoi un "-", tout simplement parce que la cane à pêche qui point vers l'avant, pointe maintenant vers l'arrière.

Et donc on a =
i(i.cane à pêche) = - cane à pêche
i².cane à pêche = - cane à pêche
Je simplifie par "cane à pêche" et j'obtiens :
i² = -1

Voilà (en tout cas) une manière de comprendre le sens de "i", c'est "aussi" une rotation de 90°.

On peut aller plus loin, tout en gardant l'exemple. Le pont, c'est l'axe de réel et si on fixe le 0 sur soi, ce qu'on a devant est positif et derrière nous, négatif. On peut se munir d'une norme et positionner -2, 1, e, pi, etc.

Mais dès que la cane à pêche comme sa rotation et qu'elle quitte la ligne du pont, on est là dans le plan complexe, ce qui est beaucoup plus riche que ce simple pont (l'axe de réel). On a un plan complet dans lequel, des choses peuvent se passer.

[ThM55]

Quel rapport avec la question? Je ne comprends pas, on n'a pas parlé des nombres imaginaires.

[jlthirot]

.... qui associe à l'état quantique de véritables particules,.

Donc ce n'est pas tranché à 100% au niveau de l'interprétation. Mais il suffit d'attendre.

Sur l'incompatibilité constatée sur la page wiki. Est-ce que le diagramme de Minkowski n'est-il pas mal utilisé ?
Sinon je constate que l'on fait l'apriori que la mesure A et la mesure B sont de même nature. Alors que l'on pourrait avoir le cas suivant. La mesure A démasque et la mesure B mesure la propriété.
Je remarque aussi que l'électron 1 et 2 ont partagé un même événement, du coup ils ont au moins une "intrication", alors pourquoi pas 2 ?

[Sethy]

Quel rapport avec la question? Je ne comprends pas, on n'a pas parlé des nombres imaginaires.

ThM55, regarde le dernier paragraphe du post #3.

Désolé, je peux difficilement laisser passer "Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?".

[jlthirot]

ThM55, regarde le dernier paragraphe du post #3.
Désolé, je peux difficilement laisser passer "Pourquoi ne pas poser des imaginaires comme l'on pose des théories physique que l'on sait imparfaites ?".

Je ne pensais pas aux nombres imaginaires. Mais je crois voir le fil qui en parlait. Il faut lire imaginaire comme imagination et interprétation.

[Sethy]

Désolé pour la méprise.