zenalpha

Hello, me concernant je ne vous considère pas ignare On peut être en désaccord et c’est fort différent, enrichissant même Amitiés

Si tu penses au modèle Hartle Hawking, ils pensent que c’est l’ensemble de l’univers qui, en deça du temps de Planck, serait dans un état quantique, jusque là, tous les physiciens sont d’accord Ils pensent que cet état quantique prend la forme d’une fonction d’onde géante puisque tout système quantique est décrit par une fonction d’onde. Ils pensent que, comme dans les expériences à choix retardés, ce sont les observations, interactions et mesures "aujourd'hui" qui conditionnent l’effondrement de la fonction d’onde géante de l’univers hier Donc, ils inversent la "causalité normale" et la " flèche du temps" qui, selon eux, est la conséquence macroscopique de cet effondrement de la fonction d’onde univers D’où le nom "top down" de leur modèle qui passe de cette représentation classique d’une histoire unique orientée du passé au futur pour l’univers à une superposition de potentialités infinies que les interactions aujourd'hui viennent trancher dans un lointain passé pour une seule représentation cohérente qui est "notre histoire unique pour l’univers" dans une infinité d’autres potentialités non réalisées (voir connes le passé bouge encore) Donc, pour eux, "l’observateur crèe l’univers davantage que l’univers nous crèe" pour reprendre les termes exacts de Stephen Hawking dans un modèle d’univers sans bord puisque passé, présent et futur seraient reliés par un lien de cohérence intriquée qui n’est pas le lien causal de la mécanique classique (encore qu’en relativité on distingue deja causalité et chronologie) Donc c’est en effet space Mountain pour nos représentations, pas davantage qu’un monde de cordes à X dimensions ou un univers holographique ou des collisions de branes d’univers dans un multivers ou une inflation éternelle créant des palanquée de big bang et autres joyeusetés Puisque tu aimes les calculs, ça marche parfaitement Hawking est il étriqué de l’intellect ? Bin je ne crois pas.... Bisous

Hello @nolibar j’apprecie ta sincérité et je respecte totalement ta conception de l’univers à partir de la mécanique des fluides. Probable d’ailleurs que ça puisse rendre compte de pas mal de manifestations un peu comme Newton en rend compte ou comme le système solaire de Ptolémée pourrait rendre compte avec pas mal de complexification mathématiques de mouvements réels dans l’espace. Quel est ton fluide dans ta conception ?

Je propose un lien récapitulatif sur les fondements de la mécanique quantique qui est un résumé épuré de ce post et qui reprend ce qui pourrait avoir une certaine forme d'intérêt concernant la mécanique quantique Et c'est vrai que cet article a redonné l'envie d'aller beaucoup plus loin dans cette merveilleuse aventure intellectuelle du 20ème siècle et des actualités les plus brulantes Amicalement

Bonne journée professeur Toujours un plaisir le fond de vos propos, saluez vos étudiants imaginaires de ma part je vous prie, et bonne journée à vous

On rentre ici dans le cœur du sujet philosophique central du topic qui concerne le problème de l'interprétation de la mécanique quantique. La mécanique classique s'appuie sur des équations formulées par Newton vers la fin des années 1600, l'électromagnétisme sur des équations découvertes fin 1800, la relativité restreinte de 1905, la relativité générale de 1915 Ce que...toute la physique a en commun est la mise en place d'équations différentielles qui s'expriment dans le temps. Et ce qui est commun dans tous les formalismes, c'est leur traitement parfaitement symétrique du passé et de l'avenir qui interroge la question de la flèche du temps. Rien, dans ces équations ne permet de distinguer l'avant de l'après dans le temps Passé et futur sont sur un pied d'égalité La mécanique quantique s'appuie notamment nous l'avons vu sur une équation formulée par Schrodinger en 1926. Il n'est pas....philosophiquement....nécessaire d'en savoir beaucoup de choses excepté qu'elle a pour donnée d'entrée l'onde de probabilité quantique prise à un moment donné et qu'elle détermine l'évolution de cette fonction d'onde probabiliste dans le temps. Si cette onde est celle de l'électron (mon poisson soluble du billet num 2), on peut utiliser cette équation pour prédire par exemple la probabilité de localiser l'électron en n'importe quel point et à n'importe quel instant. Tout comme Newton, Maxwell et Einstein, la loi quantique de Schrodinger adopte un traitement égalitaire du passé et du futur dans le temps D'ailleurs...la théorie quantique des champs que je n'ai pas encore évoquée et qui "mixe" mécanique quantique avec la relativité restreinte garde exactement la même symétrie par rapport aux équations et la non résolution de la question de la flèche du temps (l'écoulement perceptible du passé vers le futur) En mécanique quantique...un film qui montrerait une onde de probabilité commençant "comme ceci" et finissant "comme cela" pourrait être totalement inversé sans que personne le voyant projeté dans un sens ou dans l'autre n'ait aucun moyen de démontrer que la séquence réelle des événements est l'un des 2 films projetés du passé vers le futur. Dit autrement, la séquence du passé vers le futur comme la séquence du futur vers le passé sont toutes deux des solutions à l'équation de Schrodinger Or nous l'avons vu, certaines expériences ont déjà remises en question le principe de localité (fait acquis par la communauté scientifique) et certaines expériences de John Wheeler rappelées par Alain Connes dites "à choix retardé" suggèrent des phénomènes de rétro causalité, toujours au niveau quantique évidemment... Autrement dit et ici réside le problème dit de la mesure, l'évolution de la fonction d'onde se déroule en 2 étapes distinctes. La première, est cette formalisation du système quantique par l'évolution de la fonction d'ondes Cette équation garantit que cette fonction d'onde varie de manière prédictible et continue (un peu comme une vague sur un lac) Tout le monde s'accorde ici sur le formalisme et sur la manière de résoudre ces problématiques de mécanique quantique Qui ressemble quelque part à la mécanique ondulatoire d'une vague qui se déplacerait à la surface d'un lac Sauf que cette fonction d'onde probabiliste n'est PAS observable Mais.... Dans la seconde étape lors d'une mesure, on reprend contact avec la réalité observable en MESURANT le système quantique Et la fonction d'onde change ici brutalement d'état Elle s'effondre donnant la probabilité en tout point de 0% à l'exception du point où on observe réellement la particule ou donc la probabilité est passée à 100% Ici, aucun comportement ondulatoire ni corpusculaire en mécanique classique ne vient par analogie nous donner une image de cette seconde étape dit de l'effondrement de la fonction d'onde qui, d'une probabiliste de présence plus ou moins dense dans l'espace devient un corpuscule bien localisé. En mécanique classique, des notions de thermodynamique viennent donner des explications satisfaisantes à ce problème de la flèche du temps Mais en mécanique quantique, aucune explication ne fait l'unanimité sur la cinématique, les raisons, ni même le processus opératoire de l'effondrement de la fonction d'ondes pour matérialiser un corpuscule La première étape est donc mathématiquement rigoureuse et totalement appropriée par toute la communauté scientifique, l'équation de Schrodinger Mais l'effondrement de cette fonction d'onde n'a...aucun cadre théorique qui fasse l'unanimité (doux euphémisme) et est une "pièce rapportée" à la théorie La notion d'effondrement de la fonction d'ondes est une simple conciliation a l'expérience qui postule que les mesures imposent à la fonction d'onde, pouvant prendre des dimensions gigantesques dans l'espace, de s'effondrer instantanément pour matérialiser dans un point unique dudit espace un corpuscule sans qu'on ne puisse connaître a priori l'endroit mais conformément aux probabilités distribuées dans l'espace par la fonction d'onde de Schrodinger Ici réside 90% de la littérature....philosophique....à propos du problème de la mesure et de l'interprétation de la mécanique quantique Pour comprendre Rovelli et Helgoland, c'est ce chapitre, en marge des ... calculs de mécanique quantique....qu'il faudra bien ouvrir

Nous l’avons vu dans le billet concernant l'expérience EPR (Einstein Podolski Rosen), les travaux de Bell et l’expérience d'Alain Aspect ont prouvé que l’interprétation de la mécanique quantique par Einstein, Podolski et Rosen, fondée sur l’idée que les particules ont toujours les mêmes propriétés définies avant et après mesure, échouent à expliquer les corrélations NON LOCALES que l’on constate expérimentalement concernant l’intrication quantique. Il ne peut exister de variables cachées locales qui viendraient compléter la mécanique quantique La non séparabilité des systèmes quantique, leur caractère alocal, la non localité de certains phénomènes quantique est un FAIT ETABLI depuis 1982 déjà. Cette nécessité d’abandonner la localité comme fondement inaltérable de la physique est l’enseignement le plus spectaculaire de l’expérience EPR Du fait de leur intrication passée, des "objets" quantique comme deux particules, deux atomes ou même deux molécules, à condition de rester dans cet état quantique donc sans avoir décohéré, peuvent se trouver dans des régions extrêmement lointaines et faire partie d’un seul système quantique cohérent Bien qu’ils soient séparés par de grandes distances, de tels objets sont contraints toujours de se comporter de manière aléatoire mais ... coordonnés. Pour le dire autrement, deux objets quantique initialement intriqués peuvent être séparés dans l’espace par des distances gigantesques et pourtant ne pas avoir d’existence totalement indépendante. La vidéo d'Aslangul concernant la téléportation quantique détaille ce fait établi même si la difficulté technologique pour l’appliquer est évidemment le fait de maintenir le système sous son état quantique et éviter la décohérence liée aux relations à l’environnement (chaleurs, autres atomes, molécules, rayonnement etc. etc.) Néanmoins, il est stupéfiant que de telles corrélations existent bel et bien et que l’on puisse en créer les conditions et les observer en laboratoire. Ces corrélations démontrent que, fondamentalement, l’espace n’est pas tel qu’on le croyait auparavant. Ce point encore une fois est un FAIT ETABLI RECONNU Mais commençons à évoquer ce qui marque encore des débats. Qu’en est-il du temps ? Rovelli écrit un ouvrage complet intitulé "et si le temps n'existait pas", Smolin écrit un autre ouvrage "la renaissance du temps" en passant la moitié de son ouvrage à détailler les raisons pour lesquelles la physique a tué le concept de temps en y ajoutant les enseignements de la relativité Alain Connes nous explique que les expériences des fentes de Young dites à choix retardé démontrent une rétro causalité, que le "passé bouge encore", le premier post de ce topic nous montre le même Alain Connes nous expliquer que l’aléa du quantique est plus fondamental que le Temps, Rovelli et Connes ont co publié un papier sur "le temps thermique" selon laquelle le temps émerge du quantique et ne devient sensible qu'au niveau macroscopique pour des raisons Thermodynamique Extrait Wikipédia / Rovelli : "Avec Alain Connes, il formule un modèle covariant de la théorie quantique des champs, basé sur l'hypothèse du « temps thermique ». Selon cette hypothèse, le temps n'existe pas dans la théorie fondamentale, mais émerge seulement dans un contexte thermodynamique ou statistique. De plus, l'écoulement du temps serait une illusion due à une connaissance incomplète" Après cette première sensibilisation sur l’impact de la mécanique quantique concernant l’espace et le temps dont on connaît le lien par la relativité restreinte sous le concept plus large d’espace-temps, nous allons creuser ensemble le concept de la flèche du temps dans les différents formalismes de la physique et surtout : Le problème soulevé par l’EFFONDREMENT DE LA FONCTION D’ONDE en mécanique quantique Une fois compris la nature du problème, on pourra échanger sur les différentes interprétations historiques pour préparer nos cerveaux aux premiers concepts et surtout surtout... sur les dernières interprétations contemporaines Je rappelle que mon objectif est d’être en mesure de comprendre l’interprétation de Rovelli dans Helgoland comme de celle de Connes. On en est aux balbutiements Comment voudrions nous comprendre la quantification des forces de la physique, le modèle standard de la physique et les théories de gravitation quantique sans comprendre la nature de ce problème relatif à la structure même de l'espace temps et des questions qui concerne son rapport à la physique des particules ?

Jusqu'à présent, et ce sera encore le cas de ce 9eme billet, l’ensemble de mes billets aussi incroyables soient ils sont factuels et incontestables. Aucune faute de forme ni aucune éventuelle imprécision à la marge ne vient réduire une bribe du discours des concepts de fond. On peut ne pas avoir compris, on peut être choqué et c’est normal avec la mécanique quantique, rien, absolument rien dans ces billets ni contestable, ni contesté (par la communauté scientifique), ni même sujet au moindre problème d’interprétation J’aimerai à ce stade présenter la dernière expérience incontestable et incontestée qui a levé le voile sur un des premiers problèmes d’interprétation de la mécanique quantique et qui a été selon moi la plus belle passe d’arme intellectuelle du 20eme siècle brillamment incarnée dans le débat passionné entre Albert Einstein et Niels Bohr. En mai 1935...Einstein et ses collègues Boris Podolski et Nathan Rosen publient un article jetant le doute sur la validité ou sur la complétude de la mécanique quantique Ils voulaient prouver que la théorie quantique n’était qu’un puzzle incomplet, insuffisante pour comprendre les phénomènes des systèmes quantique La réticence d’Einstein envers certains principes de la mécanique quantique, bien que, et je n’ai pas abordé la mécanique quantique par l’angle historique, Einstein ait été en première ligne de l'élaboration de la théorie, sa réticence donc est de notoriété publique. Il avait déjà manifesté ses réticences au sujet de l’effondrement de la fonction d’onde notamment lors d’une mesure...et ce point reste un débat ouvert dans le domaine de l’interprétation de la mécanique quantique Mais son idée géniale, pour tester la mécanique quantique et tenter de l’invalider consistait à considérer le sujet de l’intrication quantique que j’ai abordé au travers des 2 vidéos de Julien Bobrof et de Claude Aslangul ci-dessus Cette intrication quantique peut s’expliquer de 2 manières à priori - Soit en considérant que les corrélations qu’on constate entre 2 particules intriquées à grande distance (comme un lien fantomatique à distance pour reprendre les termes d'Einstein) sont simplement dus à une fixation à priori des mêmes valeurs entre les particules AVANT L’ACTE DE MESURE donc préalablement fixées au moment même où elles ont été séparées. C’est l’interprétation de la physique classique soutenue par Einstein - Soit en considérant que les corrélations qu’on constate entre 2 particules intriquées à grande distance (toujours ce lien fantomatique à distance) sont indéterminés avant la mesure et que c’est uniquement lors de la mesure sur le premier quanton intriqué (et séparé du second) que les valeurs se corrèlent à distance pour obtenir la même valeur qui, à priori, n’est donc ni fixée ni déterminée (on en calcule une probabilité) C’est l’interprétation de la physique quantique soutenue par Bohr C’est donc un match à mort entre le principe de réalité de la mécanique classique qui suppose un principe de réalité qui suppose la localité donc l’espace et le temps comme un cadre fondamental Et la mécanique quantique qui suppose l’autre principe de réalité qui admet qu’un système quantique cohérent et intriqué continue d’être relié à distance alors que les deux particules sont séparées dans l’espace Je ne vais pas rentrer dans le détail de l’expérience, juste dresser les grandes étapes de la mise en œuvre expérimentale Au départ en 1951...devant la difficulté théorique de pouvoir obtenir le degré de précision nécessaire lors des mesures concernant des variables de vitesse et de position concernant 2 particules intriquées, David Bohm suggère d’abandonner l’idée de tester l’intrication à partir de 2 variables continues (vitesse et position) et de considérer deux valeurs discrètes et binaire donc celles liées au spin des particules Mais aucun test expérimental théorique n’est encore concevable pour expérimenter l’idée Ce test, c’est John Bell, en 1964 qui l’établit. Il dégage une inégalité mettant en jeu les variables proposées par Bohm En pratique, la physique quantique prédit que cette inégalité peut être violée dans certaines conditions expérimentales alors que, selon la physique classique, elle doit toujours être vérifiée. La théorie du test s’appuie sur un raisonnement de la théorie des ensembles mais je mettrai une vidéo de 4 minutes afin de montrer l’essence du raisonnement, vu sa complexité à le vulgariser D'espagnat à donné la démonstration la plus claire et la plus esthétique de mon point de vue dans "théorie quantique et réalité" mais je laisserai le lecteur...lire...et le scientifique en puissance...creuser. En 1972, une expérience menée par Clauser et Freedman indique une violation des inégalités mais l’expérience manque de précision pour conclure En 1975, Alain Aspect propose un protocole irréfutable. Les quantons sont essentiellement des protons et des photons. Concernant les protons, c’est l’orientation des spin des particules qui sera mesuré Pour les photons, on mesurera une autre caractéristique binaire : la polarisation En 1982, 7 ans plus tard, le dispositif est prêt Les résultats sont obtenus en 1982 : les inégalités de Bell dans la variante utilisée par Aspect devait être Aspect et son équipe ont trouvé une des plus forte violation jamais observée depuis cette expérience en trouvant la valeur 2,70 La mécanique quantique a gagné, Bohr a défait Einstein dans une certaine conception de principe de réalité (je reste plus proche d'Einstein philosophiquement, je m’expliquerai peut être là-dessus si je trouve des mots compréhensibles) En pratique La propriété "polarisation" est bien acquise aléatoirement par le quanton uniquement quand il est mesuré, il ne peut exister de variables cachées locales à rajouter à la théorie pour la compléter (existe néanmoins des théories qui incluent des variables alocales mais marginales et peu intellectuellement satisfaisantes) Le principe de non séparabilité d’un système quantique est acté Se posera donc la question interprétative à un moment donné et concernant notre compréhension des principes de réalité de savoir pourquoi l’espace n’est pas un principe de réalité absolu (acquis dans la communauté), si le temps n’est pas un principe de réalité absolu (Connes et Rovelli entre autres le pensent) et si, la réalité est indépendante à notre observation (ou pas) si un certain "réalisme scientifique" peut subsister Mais là...va falloir ouvrir des chapitres où nous allons commencer à réfléchir...donc rentrer dans différentes interprétations qui ne sont pas encore tranchées Nous aborderons ces débats autour de l'interprétation de la mécanique et des raisons de l'effondrement de la fonction d'onde lors d'une observation ou d'une mesure dans des billets à venir Mais d'abord une présentation rapide dans la première vidéo de cette expérience EPR Et dans la seconde vidéo, Alain Aspect lui-même qui nous fait part de sa remarquable expérience et de sa tranche de vie autour de ce qui lui a valu une renommée mondiale

Jusqu'à présent, j’ai évoqué des principes simples ainsi que la construction formelle utilisée en 2022 pour les calculs concernant la seule et unique mécanique quantique. Je vais dans un premier temps rester dans ce seul cadre de la MQ sans rentrer dans la théorie quantique des champs qui permet de quantifier à peu près de manière satisfaisante 3 des principales forces de la physique pour déboucher sur le modèle standard de la physique des particules Nous verrons ce point dans la série concernant la physique des particules et les expériences au LHC du CERN Et nous n' évoquerons pas davantage les théories de gravitation quantique qui visent à minima à quantifier la relativité générale qui échappe à ce modèle et dans l’idéal à unifier le modèle standard et la relativité générale dans une théorie dite du tout. Restons aux pieds de cet édifice intellectuel ici, la mécanique quantique Nous aurons remarqué que, malgré les prédictions les plus précises qu’une théorie physique n’ait jamais été capable de faire, malgré son aspect fondamental puisque la mécanique classique n’est qu’une conclusion naturelle de la mécanique quantique dont elle est la conséquence (cas limite du principe de moindre action), malgré les débouchés technologiques majeurs qu’elle a autorisé et qu’elle laisse entrevoir, malgré la pluie de Nobels ayant récompensé Einstein, De Broglie, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Dirac, Pauli, Born et j’en oublie certainement... malgré ses succès retentissants et perceptibles... D’une part elle reste extrêmement méconnue mais surtout, elle reste énigmatique en terme de compréhension de la structure du principe de réalité que nous nous forgeons sur le monde. Helgoland de Rovelli traite justement de l’interprétation que nous pouvons donner à ce principe de réalité à propos du bestiaire important de "bizarreries" quantique qui interrogent notre conception de localité (exemple - non séparabilité de systèmes intriqués), de temps (exemple - expérience des fentes de Young dites à choix retardé) et du rapport entre une "réalité extérieure", le système physique et l’observation (les instruments de mesure et / ou l’observateur) Elle reste à priori énigmatique sur la question du mode opératoire de l’effondrement de la fonction d’onde lors d’une mesure Je rappelle que, conformément à l’intuition révolutionnaire de Werner Heisenberg à Helgoland (d’où le titre de l’essai de Rovelli), la théorie ne nous dit JAMAIS où se trouve une "particule de matière" quand nous ne la regardons pas. Elle nous indique seulement la probabilité de la trouver en un point donné SI nous l’observons. Quelle est la nature de ce "nuage de probabilités" capable d’interférer avec lui-même ou avec d'autres fonctions d'onde ? L’acte de mesure (ou d’observation) change totalement l’état du système quantique initial (sauf les expériences de Serge Haroche non intrusives qui ont fourni de précieux renseignements) et le formalisme de la mécanique quantique ne concerne que des structures abstraites ayant pour but de prédire la...probabilité...de survenance de tel ou tel observable. Tout cela a ouvert la porte à ce qu’on appelle "les interprétations de la mécanique quantique". Elles concernent tout autant notre représentation du monde quantique fondamental (du monde....tout court) que du rôle d’une théorie scientifique dans la description de notre monde. Une théorie doit elle se borner à décrire ce que nous observons ou doit-elle permettre de comprendre la nature d’un phénomène dont nous savons que les attributs sont totalement différents avant que nous l’observions ? A ce stade...Rovelli ne nous propose pas une réponse clé en mains....il nous propose son interprétation ... à date de 2022 donc en connaissance des dernières actualités qui ont éclairé le sujet Et ce qui m’a sidéré comme je l’indiquais, c’est que c’est très précisément la mienne. Mais là....il ne suffit pas de s’approprier quelques concepts avérés, il va falloir apprendre à réfléchir sur des phénomènes particulièrement étranges qui ont généré de multiples débats et de multiples expérience pour en cerner les contours : l'intrication quantique Et si la route est longue, nous allons aborder ce concept d'intrication quantique avant d'évoquer la réalisation de l’expérience EPR par Alain Aspect en 1982 qui a jeté les contours d'une nouvelle conception de notre rapport ... à la réalité.

Cette notion d'espace de Hilbert nous ramene à ce voyage de Charlotte Dampierre dans "le théâtre quantique d'Alain Connes" et le premier billet concernant cette série à propos de la mécanique quantique La théorie quantique résumée en quelques billets rapides d'initiation associe vous l'aurez compris à chaque état donc à chaque configuration du système physique un vecteur mathématique dans un espace abstrait dont le nombre de dimensions (c'est ce que je vais approfondir) dépend du système étudié : notre électron sus nommé "poisson soluble" (voir post num 2), une molécule, ou même un solide constitué d'un nombre gigantesque de particules TANT QUE le système reste quantique et donc sans avoir décohéré. Ce point de grandir les échelles du quantique...au mésoscopique...à des dimensions encore plus importantes dont les limites....ne sont pas connues...est un enjeu majeur par exemple pour l'ordinateur quantique Le système décrit par la mécanique quantique peut-être aussi immatériel comme la lumière visible ou une onde électromagnétique. Et tout cela évidemment dans des situations expérimentales d'isolement, de froid....qui permettent de préserver toutes les caractéristiques quantique évoquées. Sur ce point, je détaillerai l'intrication quantique et dans une moindre mesure l'effet tunnel ou la téléportation quantique Bref... Le vecteur quantique associé à un système donné à autant de dimensions dans cet espace de Hilbert que de configurations possibles pour l'ensemble du système Pour certains....ce nombre est fini. D=2 dans le cas trivial où le système évolue entre 2 états quantique seulement Pour d'autres systèmes, la dimension de l'espace des états est infinie, le vecteur représentant l'état quantique ayant alors une infinité continue de coordonnées Ce petit mystère est aussi une clé de compréhension pour comprendre pourquoi Alain Connes nous explique pourquoi le formalisme quantique est le formalisme mathématiques capable de faire coexister le continu avec le discret. Et pourquoi son modèle entre dans le cadre dit des "espaces flous" qui sont des espaces de la réalité physique qui ne sont ni complètement continus ni complètement discrétisés C'est la grosse différence entre la gravitation quantique à boucles de Rovelli qui discrétise tout y compris la gravité avec le graviton comme l'espace-temps...du modèle physique suggéré par Alain Connes qui fait cohabiter un espace continu à un espace discret au travers du formalisme de son modèle Peut-être un jour nous intéresserons nous à ces avancées majeures du formalisme d'Alain Connes mais ça ne peut être le cas avant d'avoir digéré quelques notions supplémentaires Laissons planer la beauté de l'inconnue qui nous émerveille et disparait au hasard d'un coin de rue

Présentons une pièce du Puzzle : Le rideau s'ouvre sur ... NOTRE... théâtre quantique Objectif : Se poser les bonnes questions plus pertinent qu'apporter les mauvaises réponses Après mes billets de présentation des principes de base, il en est finalement de la mécanique quantique... comme de la vie. La mécanique quantique se réduit-elle à une dualité onde-corpuscule comme 2 manifestations superficielles, accrochées au principe de De Broglie qui fut le premier à extrapoler le comportement ondulatoire a la matière. Et de s'accrocher aux 2 équations ondulatoires comme aux 2 équations de mécanique classique qu'on connait en s'auto congratulant des seules représentations classique rassurantes qu'on connaissait ? Ou est-elle cette ouverture féconde et une manière élégante de réinterroger nos truismes et nos a priori pour ouvrir les questions de la réalité fondamentale dans la complexité de concepts fructueux qui ont contribué à une révolution intellectuelle et conceptuelle majeure ainsi que, de manière plus intime, à notre propre construction et à celle de nos questionnements ? Ce choix cornélien...entre l'écume des jours et l'écume de l'espace-temps, entre la réponse Ikea et les interprétations de la mécanique quantique est sans doute.. la libre manifestation ostentatoire, phénoménale et superficielle ... sur la nature de la réalité par l'humanité Choix personnel donc... Agençons désormais les pièces avancées sur l'échiquier Le principe de superposition est le principe essentiel L'onde de matière d'une particule obéit en effet comme une onde lumineuse au principe d'Huygens-Fresnel en optique. Plusieurs ondes de matière (plusieurs électrons / quantons / "poissons solubles") décrivant l'évolution d'une particule satisfont donc, nous l'avons vu, à l'équation de Schrodinger Et une combinaison de ces ondes quantique obtenues en sommant leurs amplitudes avec des coefficients arbitraires est également une solution, décrivant aussi un autre état de la particule Pour être une théorie complète décrivant non seulement le comportement d'une particule isolée comme dans la fonction d'onde de Schrodinger ou dans le tableau matriciel d'Heisenberg (qui sont formellement équivalents) mais pour décrire aussi les interactions entre particules conduisant à la formation des noyaux, des molécules et de solides, la fonction d'onde initiale représentant une distribution d'amplitudes dans l'espace-temps à 4 dimensions doit être généralisée Comprenez que la description de N particules nécessite une fonction de 3N+1 variables, les 3N données de coordonnées d'espace de chaque particule plus le temps. Cela devient une fonction évoluant dans un espace abstrait multidimensionnel qui n'est pas notre espace-temps ordinaire Mais les propriétés essentielles de la fonction d'onde initiale demeurent. Par exemple, le carré de l'amplitude associée à une configuration des positions des particules représente toujours la probabilité de détecter l'ensemble des particules dans ladite configuration multidimensionnelle. Le principe de superposition subsiste (et non la dualité onde particule...) Les fonctions d'onde multiparticules peuvent se combiner et peuvent donner lieu à des phénomènes d'interférences dans l'espace dit de leurs configurations Ma description ci-dessus privilégié la mesure des positions des particules Mais on peut tout aussi bien s'intéresser à leurs vitesses. On est alors amené à décrire des fonctions prenant leurs valeurs non plus dans l'espace ordinaire mais dans celui des impulsions Ces fonctions se déduisent des précédentes par une opération de transformation de Fourier On peut également s'intéresser à d'autres paramètres comme la polarisation des photons ou l'orientation dans l'espace du spin des électrons ou encore du moment cinétique des atomes. La fonction d'onde spatiale est alors remplacée par un objet mathématiques plus général, le vecteur d'état du système défini dans l'espace de Hilbert. La connaissance des coordonnées de ce vecteur dans cet espace permet de calculer la probabilité de trouver tel ou tel résultat lorsqu'on effectue une mesure d'un observable du système quantique étudié : polarisation du photon, moment cinétique de l'atome ou n'importe quelle autre quantité physique mesurable. La fonction d'onde de Schrodinger n'est qu'un cas extrêmement simplifié de la fonction d'onde de l'espace des configurations d'un système à plusieurs particules. Elle n'est véritablement adaptée qu'à l'étude des positions et des vitesses de la particule étudiée Le principe de superposition quantique...résulte mathématiquement simplement des règles d'addition des vecteurs d'états dans l'espace de Hilbert... Et cette construction mathématiques résulte de la réelle superposition d'états des systèmes quantique Si un système quantique peut se trouver dans divers états représenté par des vecteurs d'états différents, la somme de ces vecteurs d'états même affectés de coefficients arbitraires représente aussi un autre état possible du système. C'est une analogie parfaite avec les règles de composition des vecteurs de Fresnel qui traduisent le principe de superposition en optique pour qui connaît... Je souhaite encore aborder deux notions La première, c'est que des transformations affectent les états quantique et jouent un rôle important dans la théorie Elles décrivent l'évolution du système modifiés par des rotations, des translations ou tout simplement leur évolution dans le temps. Chaque transformation est ce qu'on appelle un opérateur dans l'espace de Hilbert des états, un objet mathématiques décrit par...un tableau de matrice de nombres complexes Cette matrice permet de calculer les coordonnées du vecteur d'état résultant d'une transformation donnée à partir de l'état initial En général, le produit de 2 opérateurs quantique ne commutent pas et le résultat dépend de l'ordre dans lequel ils sont appliqués. Cela joue un rôle fondamental parce que c'est cette propriété qui entraîne le caractère discret des valeurs possibles de certaines observables : la mécanique quantique elle-même fondamentalement... Alain Connes lui prête la propriété a cette non commutativité de générer le temps au niveau macroscopique, je vous renvoie au premier post de ce topic Ma boucle est bouclée même si j'approfondirai encore avant de rentrer dans le cœur véritable du sujet de mon topic, l'interprétation de la mécanique quantique donc l'aptitude à la compréhension de Rovelli et de son Helgoland, le concept d'espace de Hilbert En attendant, Alain Connes invite à considérer l'anagramme suivante dans "le théâtre quantique" à partir de ce concept de non commutativité "Le boson scalaire de Higgs" qui a pour anagramme "l'horloge des anges ici-bas" L'émergence du temps pour Alain Connes depuis le quantique J'aurai un topic complet sur ses travaux En attendant, je serai votre ange gardien pour une bonne physique de vulgarisation en résumant l'essentiel pour prendre le train de la mécanique quantique en marche

Post numéro 5 : et la lumière fût Cette "mécanique ondulatoire” de Schrödinger telle que nous l’avons présentée a été l’objet de vives discussions entre Heisenberg et Schrödinger. Des années plus tard, Schrödinger écrira "il y a eu ce moment où les créateurs de la mécanique ondulatoire se sont bercés de l’illusion d’avoir éliminé les discontinuités de la théorie quantique. Mais ces discontinuités éliminées des équations disparaissent lorsque nous comparons la théorie avec les observations" Démontrés équivalentes mathématiquement par Dirac, penser l’électron comme une fonction d’onde ne suffit pas. L’onde psi évolue dans le temps en suivant l’équation écrite par Schrödinger mais seulement quand nous ne la mesurons pas. Comme si le simple fait de mesurer suffisait à modifier la réalité A l’idée première de Heisenberg selon laquelle la théorie ne décrit que des observations et non ce qui se passe entre deux observations, s’ajoute l’idée que la théorie ne prédit que la probabilité d’observer une chose ou une autre. Pour le comprendre, retour à la case départ nommée Heisenberg et avant lui à Niels Bohr. Niels Bohr est renommé. Il a écrit des formules simples qui prédisent les propriétés des éléments chimiques avant qu’elles ne soient mesurées dont par exemple la fréquence de la lumière émise par les éléments chauffés Elles restent cependant incomplètes, impuissantes à calculer l’intensité associée Quelque chose semble absurde, les équations conduisent à n’associer aux électrons qui tournent autour du noyau que certaines orbites précises à certaines distances avec certaines énergies. Nous avons déjà fait mention du caractère discret des quanta mais cette période est une période d’effervescence et de questionnement... A Copenhague, Bohr a réuni les 8 physiciens les plus brillants pour réfléchir à ces questions sur les mystères de l’atome. Parmi eux se trouve Wolfgang Pauli, camarade d’école de Heisenberg A l’automne 1924, c’est lui qui convainc Bohr d’inviter Heisenberg alors assistant de Max Born à Göttingen. Heisenberg reste quelques mois à Copenhague avec Niels Bohr et s’immerge dans le problème Il a 23 ans quand il est envoyé à Helgoland pour y soigner son rhume des foins à l’abri du pollen faute d’arbre. Helgoland signifie "terre sacrée" et il s’emploie pour s’immerger dans ce problème qui le hante. C’est le désespoir dira-t-il qui le pousse à explorer des idées radicales... Pauli comme Heisenberg ont maintes fois évoqué Einstein dans leurs discussions pour qui, il est parfois nécessaire d’abandonner les hypothèses apparemment incontestables. Un Einstein si inspiré des idées de la Vienne de l’époque, d’Ernst Mach, pour qui la science devait se libérer de toute hypothèse métaphysique implicite pour se concentrer sur les seules observations. Heisenberg se dit que personne n’a réussi à identifier cette nouvelle force qui pousse l’électron à ces sauts quantique Nous ne trouvons pas de nouvelles lois du mouvement ? Changeons plutôt la façon de penser l’électron... Renonçons à cet électron se déplaçant le long de trajectoires et décrivons seulement ce que nous observons de l’extérieur : l’intensité et la fréquence de la lumière émise par l’électron. Heisenberg remplace les variables physique des modèles originels par des tableaux de nombres où les orbites de départ sont indiquées dans les en tête des lignes tandis que les orbites d’arrivée sont indiquées dans les en têtes des colonnes Chaque case à l’intersection d’une ligne et d’une colonne décrit le saut d’une orbite à l’autre. Partant de cette idée simple, il échoue à mener le calcul pour l’électron dans l’atome...trop compliqué... Il essaye alors avec un pendule et cherche les règles de Bohr pour ce cas simplifié Le 7 juin 1925, sur son île d’Helgoland, quelque chose commence à se dessiner : "Quand le premier terme sembla concorder avec les règles de Bohr, je commençais à m’agiter, commettant une erreur de calcul après l’autre. Il était environ trois heures du matin quand le résultat final apparut devant mes yeux. Il était juste pour tous les termes. Soudain, je n’avais plus aucun doute quant à la cohérence de la nouvelle mécanique quantique que mes calculs indiquaient. J’étais profondément troublé. J’avais la sensation de regarder, à travers la surface des phénomènes, vers un intérieur d’une étrange beauté; je me sentais étourdi à la pensée que je devais maintenant explorer cette nouvelle profusion de structures mathématiques que la nature déployait aussi généreusement devant moi" Je vais m’arrêter une seconde là-dessus, trop de beauté. La non commutativité dont il déduira le principe d’incertitude La beauté, c’est quelque chose dans le regard qui exprime l’intelligence et l’intelligence, c’est quelque chose dans le regard qui exprime la beauté Conférence d'Alain Connes sur laquelle il va revenir sur la découverte de Hesisenberg, rien ne vaut la beauté et la simplicité de ses exposés...

L'équation de Schrödinger est un formalisme mathématique basique adapté pour la formalisation des cas.... les plus simples. C’est néanmoins un formalisme dont les principes sont à connaître pour progresser dans la compréhension des concepts. Nous l’avons vu, la mécanique quantique satisfait au principal critère d’une théorie puisqu’elle permet de prévoir le résultat des observables, donc des expériences, du moins en terme de probabilités Elle propose une formulation cohérente de notre électron (ou l’état de tout système d’un ou de plusieurs quantons) par la description mathématique d’une fonction d’onde. Un électron ou n’importe quel système peut être comparé à une forme de fiche signalétique comportementale. Imaginons comme nous l’avons fait avec notre poisson soluble une analogie au monde classique Imaginons qu’une femme jalouse rentre chez elle et apprend que son mari volage soit sorti avec son véhicule Ne sachant...rien de sa destination, et en bonne physicienne, elle prend une carte et délimite la zone dans laquelle elle est susceptible de le trouver compte tenu de la circulation et de la puissance du véhicule et elle attribue à chaque point de la carte (piscine, bistrot, terriers de Hérisson, bars à prostituées....) un taux de probabilité de présence plus ou moins grand selon l’endroit, la météorologie, les centres d’intérêt connus etc... De la même façon, la fonction d’ondes décrit l’électron comme si il était étalé dans une zone précise de l’espace (par exemple autour du noyau atomique) et nous fait connaître exactement les différentes probabilités de sa présence en tel ou tel endroit de la zone. La seule différence avec madame...c’est que madame est assuré que Monsieur ne sera pas simultanément dans deux endroits où en plusieurs endroits simultanément...et bien qu’aucune notion classique ne permet d’appréhender ce don d’ubiquité, le principe de superposition est, je le rappelle, le premier principe de la mécanique quantique La fonction d’onde de l’électron ne contient pas seulement l’information de probabilité de concentration/probabilité en un endroit donné, elle contient également une autre information que je vais appeler pulsation/énergie Pour nous la représenter, on peut imaginer notre poisson soluble électron comme passant alternativement du rouge à l’orange puis au jaune, au vert, au bleu et au violet avant de revenir au rouge. Ces intervalles de temps qui caractérisent l’énergie des quantons comme notre électron poisson soluble sont extrêmement faibles (sept millions de milliards d'intervalles de temps par seconde) Revenons à notre électron et considérons le comme l’électron de l’atome d’hydrogène On peut se le représenter comme se trouvant dans une mare sphérique dont le centre serait occupé par un proton 1836 fois plus lourd que lui. L’atome peut avoir plusieurs niveaux d’énergie Le plus bas est appelé état fondamental et les autres, situés sur des orbitales discrètes bien définies sont appelés "états excités" Dans le niveau fondamental, l’électron est principalement concentré autour du proton mais si l’énergie croît, l’électron se "diluera" pour occuper une zone plus importante alors que, dans le même temps, sa pulsation ralentira. Le fait que la fonction d’onde contienne deux informations vient de ce qu’elle est la combinaison mathématique de deux fonctions différentes, une fonction double en quelque sorte (c’est une fonction complexe au sens mathématique du terme) Laissons de côté cet aspect énergie et revenons à la "probabilité de présence" de la fonction d’onde. Je dois préciser ici un point. Si pour Bohr comme pour tous les tenants de la doctrine orthodoxe (j’évoquera les différentes interprétations de la mécanique quantique), il n’est pas possible de déterminer avec exactitude la trajectoire parcourue par un photon entre deux instants successifs (de la même façon que notre pêcheur ne pouvait prévoir la trajectoire du poisson), cette trajectoire est pourtant mathématiquement définie par la fonction d’onde. L’évolution de la fonction d’onde est dite parfaitement déterministe et décrit sans équivoque l’évolution du paquet d’ondes (notre poisson soluble/électron/quanton) dans l’espace et dans le temps Néanmoins...il faut nous rappeler que cette fonction déterministe ne peut prévoir que des probabilités de trouver cette particule lors de la mesure dans un certain volume d’espace. En quelque sorte...ce qui se déplace de manière parfaitement déterministe et anticipable, c’est l’évolution de la fonction d’onde de probabilités La théorie quantique est donc capable, grâce à la fonction d’onde ainsi définie, de prévoir à tout instant l’évolution d’un système quantique MAIS à partir du moment où l’on veut vérifier expérimentalement cette évolution, on introduit une perturbation dans le système qui en modifie l’évolution Ce qu’on appelle la réduction du paquet d’ondes sera l’objet d’une présentation particulière préambule des interprétations de la mécanique quantique qui concerne ce point. J’aimerai juste prendre pour conclure ce concept de fonction d’onde modélisée par l’équation de Schrödinger par un exemple frappant qui condense l’étrangeté de cette fonction et de la réduction du paquet d’ondes. Imaginons notre atome d’hydrogène errant dans l’espace inter galactique entre le soleil et Sirius Si notre atome se désexcite, il émet alors un photon. Ce photon peut être représenté quantiquement par une onde sphérique formant une boule de probabilités issue de l’atome et pouvant occuper une surface considérable dans l’espace, se déplaçant à la vitesse de la lumière, c’est cela qui est modélisé par la fonction d’onde de Schrödinger Les années passent et, désormais, cette fonction d’onde géante occupe tout l’espace entre Sirius et la Terre Si un terrien a installé une cellule photoélectrique et par chance, détecte ce photon, alors cette onde de probabilité qui s’étalait jusque Sirius s’effondre instantanément et aucun autre observateur entre la Terre et Sirius ne pourra plus jamais détecter ce photon Inversement, si un habitant de Sirius captait ce photon sur une planète en orbite, nous ne pourrions plus jamais le détecter. Cette réduction du paquet d’ondes est instantanée sans transport d’énergie Il ne faut pas considérer la fonction d’onde comme une répartition de l’énergie du photon...mais bien comme une onde de probabilité immatérielle et beaucoup plus abstraite dont l’évolution physique est néanmoins capable d’interférer dans certaines circonstances ou encore d'interagir avec d’autres ondes de probabilité de même nature.... Dans le prochain chapitre, j’évoquerai la mécanique des matrices de Heisenberg qui est un formalisme parfaitement équivalent mais dont les débouchés en mécanique quantique sont beaucoup plus intéressants Et nous verrons cela dans le billet suivant à propos des espaces de Hilbert

Objectif : s’approprier les principes connus et prouvés en... 2022 afin d’être armé pour revenir sur la genèse de la mécanique quantique et sur les débats interprétatifs 3 concepts et des principes vérifiés concept 1 : Les observables : j’en ai parlé dans le post précédent, ne pas confondre la manifestation d'un phénomène quantique après mesure (les quantités observables) des attributs du phénomène en soi avant la mesure (les attributs ontologique du système quantique) L’interprétation du formalisme de la mécanique quantique (et notamment l’effondrement de la fonction d’onde) relève systématiquement d'un sens ontologique à donner à la mécanique quantique. L’interprétation dite de Copenhague comme le dicton "shut up and calculate" s’est souvent retranché derrière la seule efficacité opérationnelle du formalisme partagée par tous mais beaucoup de travaux et de recherches ont consisté à pouvoir qualifier les structures/attributs quantiques en amont des observables de la théorie Concept 2 : Le caractère probabiliste : Une expérience de physique quantique n’est jamais assurément reproductible donc les mêmes conditions initiales, le même dispositif expérimental et le même protocole d’expérience ne donneront pas à chaque fois précisément le même résultat. Le formalisme pourra permettre de déterminer les probabilités qu’un des résultats potentiels se manifeste lors de la mesure. Cette probabilité est dite fondamentale. Elle n’est ni liée à notre méconnaissance d'informations relatives au système (existent cependant des modèles dits de variables cachées non locales dont les conséquences sont toute aussi surprenantes que les implications de la mécanique quantique) ni liée à l’imprécision de nos appareils de mesure. Nous verrons que l’expérience EPR (Einstein Podolski Rosen) a permis de caractériser l’aléa fondamental dans le cas particulier de 2 particules dites intriquées Concept 3 : Le caractère discret (ou granulaire) : Le nom même de la mécanique quantique vient de "quanta" autrement dit des "grains". Cette nature granulaire ne concerne pas que l’énergie du système quantique mais l’ensemble des propriétés qui définissent son état. L’image la plus répandue pour imager cette discontinuité des valeurs prises par les observables quantique est par exemple cette notion de saut quantique où la valeur de l’énergie possible pour un électron ne peut prendre que certaines valeurs discrètes et multiples de la constante de Planck. Ces 3 concepts étant évoqués, j’aimerais évoquer les principes fondamentaux de la mécanique quantique Principe 1 : Le principe de superposition : C'est le principe essentiel à partir duquel tous les autres peuvent être déterminés. Dans son livre "Les principes de la mécanique quantique", Paul Dirac explique que l’originalité radicale de la physique quantique par rapport à la physique classique réside dans la généralisation du principe de superposition : le formalisme quantique décrit les états physique par des fonctions appelés vecteurs d’état, susceptibles de s’ajouter les unes aux autres. La somme de deux états possibles du système est aussi un état possible du système Par exemple, si notre poisson soluble qui occupait toute la mare était un électron et si un électron est susceptible d’être ici ou là, alors la mécanique quantique énonce que cet électron peut aussi cumuler les 2 possibilités et être ici et là donc être dans les 2 états à la fois. Notre poisson soluble, avant mesure...occupe de facto l’ensemble des positions possibles simultanément dans la mare et c’est uniquement lors de la mesure de sa position qu’il matérialisera sa position dans un de ces endroits potentiels Avant mesure, cette superposition de l’ensemble des positions potentielles est malgré tout bien réelle puisque la loi de distribution de cette position (la fonction d’onde de Schrödinger) peut être sujette à interférer avec elle-même par exemple dans le cas de l’expérience des fentes de Young. Principe 2 : La non commutativité : Est aussi ce qui explique le caractère discret des observables. Exprime le fait que l’ordre dans lequel sont faites les mesures sur une particule (ou quanton on ou quantum du champ) tel que notre électron va changer radicalement le résultat : A x B est différent de B ×A Si nous mesurons d'abord la "vitesse", le résultat concernant la position ne sera pas le même que si nous mesurons d’abord la position puis la vitesse. Cette découverte de Heisenberg fut formalisée notamment par Von Neumann et puisque nous sommes dans le topic Alain Connes, c’est sa géométrie non commutative qui a permis des avancées sur lesquelles je reviendrai.... Principe 3 : Le principe d'indétermination : Est justement la conséquence directe de la découverte de la non commutativité par Heisenberg. On ne peut utiliser les concepts mathématiques qui correspondent à certains couples d’observables dites complémentaires (telles que la position et la "vitesse") qu’en intégrant un certain flou dans la fixation des valeurs. Et par exemple plus on a de certitudes sur la position d’un électron moins on en a sur sa vitesse. Là encore, la constante de Planck vient cadrer l’indétermination, le produit de l’indétermination sur la vitesse par l’indétermination sur la position étant égal à la constante de Planck sur 4pi. Principe 4 : Les ondes de De Broglie et de Schrödinger : correspondent notamment et justement dans cette perspective d’indétermination à la probabilité de TROUVER la particule/quanton/quantum du champ en un endroit donné. La particule n’est plus ce point matériel naïvement conceptualisé à localisation et vitesse précise mais un paquet d’ondes probabiliste, c’est à dire une superposition de mouvements potentiels dans toutes les directions (Rovelli parle de nuage de probabilités). Il n’est donc plus possible de lui assigner une position déterminée mais on peut évaluer les chances qu’on a de la trouver dans une certaine portion d’espace (c’est un des rôles de la fonction d’onde de Schrödinger j’y reviendrai) Principe 5 : Le principe de complémentarité de Bohr : met justement un point final à la dualité onde corpuscule puisque LA MANIFESTATION corpusculaire ou LA MANIFESTATION ondulatoire après observation/mesure sont deux représentations complémentaires d’une même et unique réalité fondamentale Un "être physique quantique" fondamental peut nous apparaître tantôt sous forme de corpuscule tantôt sous forme d’onde Principe 6 : Le principe de correspondance : jette un pont entre physique classique et physique quantique. Quand le nombre de quantons atteint un certain seuil, la théorie quantique conduit au même résultat que la physique classique Cette conciliation dissimule de facto une annexion de la physique classique par la physique quantique, la première n’étant plus considérée que comme un cas limite de la seconde. Mais nous reverrons cela plus en détail dans le cadre du principe de moindre action appliqué aux intégrales de chemins de Feynman (bien plus tard...quand on sera apte à comprendre...) La frontière quantique classique n’est d’ailleurs pas nette et est un sujet passionnant en soi (exemple les supra conducteurs et super fluides continuent à suivre des lois quantique à l’échelle macroscopique, des intrications quantique ont été réalisées à l’échelle mésoscopique et la lutte contre la décohérence des systèmes quantique est le nerf de la guerre de l’ordinateur quantique) principe 7 : l’indiscernabilité : En physique classique, on peut toujours distinguer des atomes d’un même élément ou des électrons "gravitant" autour d’un noyau atomique ne serait-ce qu’en les numérotant En physique quantique cette possibilité même théorique disparaît Il n’y a plus de trajectoire pour les particules mais des fonctions d’onde associées qui se recouvrent et il est impossible même en principe de distinguer laquelle est laquelle lorsqu’elles se séparent après avoir interagi Il n’y a que deux façons identiques de distribuer des particules identiques entre différents états Dans l’une devinée par Bose pour les photons et étendue par Einstein pour les bosons, un nombre arbitraire de particules peuvent se trouver dans le même état sans possibilité de distinction, voilà pourquoi les bosons se regroupent L’autre règle entrevue par Pauli puis explicitée par Fermi et Dirac, concerne les fermions donc en particulier notre électron illustratif de mon exposé C’est le principe d’exclusion de Pauli Alors que la règle bosonique favorise à basse température le Rassemblement dans l’état d’énergie la plus basse, la statistique de Fermi Dirac oblige les fermions à se répartir entre tous les états d’énergie possible sans que jamais plus d’une particule n’occupe un même état Ce principe quantique est essentiel pour expliquer la structure des atomes donc de la matière C’est parce que 2 électrons ne peuvent occuper le même état quantique que les atomes successifs du tableau de la classification périodique des éléments sont de plus en plus gros, les électrons devant occuper des orbites de plus en plus éloignées C’est aussi grâce à ce principe que, bien que les atomes soient essentiellement vides, on ne passe pas au travers du plancher.... Maintenant que nous connaissons quelques principes, on va pouvoir comprendre une ou deux choses concernant les débats à propos de la mécanique quantique

Objectif - comprendre par la métaphore quelques particularités et bizarreries du monde quantique, les différences principales entre système quantique et système classique Imaginez une mare si sombre et boueuse qu’on ne peut voir de l’extérieur ni le fond ni aucun élément à l’intérieur. Un pêcheur extérieur tente sa chance, le poisson mord. N’importe quel pêcheur sur notre terre en conclue que ce poisson se déplaçait dans la mare à la recherche de nourriture Et aucun ne pourrait concevoir que le poisson au bout de sa ligne n’était avant sa pêche miraculeuse qu’une sorte de potentialité de poisson occupant toute la mare.... Pourtant, Supposons maintenant que la mare représente une boîte "absolument vide" à l’exception d'un électron solitaire (on pourrait considérer un proton, un atome, ou n’importe quel système quantique) et que la canne à pêche représente une sonde introduite dans la boîte capable d’interagir avec l’électron pour renvoyer un signal visible par un observateur (l’expérimentateur). L’observateur physicien classique devrait en conclure de la même manière que l’électron se déplaçait dans la boîte et a rencontré la sonde. Et il aura tort. Le physicien quantique sait qu’avant d’interagir, l’électron occupait toute la boîte avec une probabilité plus ou moins grande d’être détecté, LORS DE LA MESURE, en tel ou tel endroit. C’est "comme si" avant de mordre, le poisson occupait toute la mare, avec des endroits où il était plus dilué et d’autres où il était plus concentré. Un tel poisson quantique ne correspond à rien de ce que nous avons l’habitude d’observer. Avant d’aller plus loin, j’aimerai m’arrêter sur le premier point généralement pas compris et sans lequel, il est absolument impossible de comprendre la mécanique quantique. TOUTE MESURE (hormis les dernières techniques les plus récentes non intrusives) qui interagit avec un système quantique change de manière fondamentale l'état quantique du système mesuré. Dans notre exemple, nous avions AVANT MESURE un "poisson soluble dilué" occupant toute la mare selon une distribution de positions plus ou moins concentrée selon les endroits Et APRES MESURE, nous avons "un poisson matériel" parfaitement situé sur la canne à pêche et prêt à être consommé. Ce qui va totalement changer en mécanique quantique, ce n’est pas tant l’appel à des modèles décrivant des équations correspondant elles-mêmes à des lois que la conception même des PROPRIÉTÉS OBSERVABLES La mécanique quantique ne peut absolument pas être comprise si on ne conceptualise pas la distinction entre un objet quantique (microscopique ou pas) et un univers macroscopique où se révèlent les résultats des expériences, les observations décrites par des quantités observables, mesurées / observées Cette dichotomie est profonde et si elle n’est pas un principe académiquement présenté pour caractériser la mécanique quantique, c’est le premier principe sur lequel l’incompréhension totale se manifeste si il n’est pas rapidement digéré Profonde car cela implique que l’observable (restons sur la seule position dans cet exemple pédagogique) n’existe pas avant la mesure contrairement au cas classique où mesurer / observer consiste à révéler une propriété physique déjà présente Je vais aller un peu plus loin pour bien que vous conceptualisiez cet élément fondamental pour comprendre les principes de la mécanique quantique et les débats à son sujet dans l’histoire des sciences Déjà en physique classique...apparaissait une distinction entre "propriétés intrinsèques" que je nommerai attribut et "propriétés extrinsèques" que je nommerai propriété On distingue fondamentalement et malgré des apparences trompeuses d’une étymologie dépassée et hâtive l’attribut en tant que caractéristique ONTOLOGIQUE de l’objet isolé de la propriété comme caractéristique COMPORTEMENTALE en présence d’un autre objet. Que l’eau dissolve le sucre est une propriété et non un attribut de l’eau... La décomposition de la lumière blanche par un prisme ne permet pas de considérer les couleurs comme un attribut de la lumière blanche... En physique quantique (hors expériences particulières les plus récentes) c’est l’acte de mesure qui donne corps à l’observable dans le monde de la perception L’observable n’est jamais une propriété de l’objet quantique mais le résultat de l’appareillage entre l’objet quantique et l’appareil de mesure. La particule élémentaire n’a pas de position bien définie, mais c’est l’acte de mesure qui la positionne De ce point de vue, la mécanique classique munit l’objet d’attributs ontologique que la mesure ne vient que mesurer alors que la physique quantique ne considère que des observables très différents du système quantique initial (la mesure change l’état du système) Cette absence d'attributs....clairs....en mécanique quantique est la principale source de confusion et de polémiques à propos de la mécanique quantique Et les différentes interprétations qui en sont faites relèvent toutes de notre grande difficulté à interagir au système quantique sans avoir à le perturber. Mon objectif sera de donner les clés de compréhension à ces débats et...pourquoi pas....être prêts à comprendre "le théâtre quantique" "Helgoland" présentés rapidement dans mes précédents billets et les interprétations de ces chercheurs et auteurs du point de vue conceptuel concernant leur interprétation de ce monde quantique

Est-il normal que les interrogations sur la nature du monde, parce que nous le verrons, la physique classique est une conséquence de la mécanique quantique, est-il donc normal ou est-ce seulement vrai que la mécanique quantique soit réservée à une élite ? Et je parle bien évidemment des physiciens théoriciens...non de pseudo scientifiques spécialistes du sujet vides d'exposés et auto déclarés d'où qu'ils viennent... Est-il exact comme le disait Feynman que personne ne comprend la mécanique lui qui la connaissait mieux que personne ? Est-il possible qu'après une vie sur le sujet on puisse en arriver à affirmer qu'on ne l'avait jamais compris comme Carlo Rovelli ? Le but de mes billets sur ce blog sera au contraire de permettre de comprendre et de porter à la connaissance des problèmes philosophique majeurs soulevés par la mécanique quantique, après avoir, bien entendu, explicité les principes essentiels, les faits marquants historique, le raisonnement des physiciens marquants de la discipline. Pour comprendre ces principes, tout comme il est possible de comprendre les principes de la cosmologie sans être astrophysicien, tout comme il est possible de connaître les grandes thèses scientifique telles que le darwinisme sans avoir jamais été paléontologue ou généticien, le bon sens de ... l'honnête homme ... et son intérêt seront les seuls outils nécessaires pour progresser pas à pas. Je ne juge pas utile le recours aux mathématiques sauf à ce que l'un d'entre vous veuille solutionner un exercice pratique de théoricien ou de physicien accompli ce en quoi il se sera trompé bêtement en venant sur ce forum.. Bien sûr...lapalissade idiote...le recours aux mathématiques est indispensable et même inabordable dans bien des cas quand on s'attaque aux travaux pratiques concernant la mécanique quantique... Mais tel n'est ni mon but ni la cohérence de mes moyens. La physique quantique porte en elle les germes d'une immense révolution culturelle qui n'a pas franchi les portes d'un petit cénacle de grands scientifique Vous retrouverez leurs écrits leurs articles les références qui vous permettront d'approfondir si vous le désirez La méthode nécessite toujours le recoupement des sources si multiples désormais.... 30 ans de partage de leur immense production par mes lectures, mes participations à diverses conférences dans le public, par mes abonnements aux revues scientifique et par mon groupe de passionnés qui ne se voit que trop peu... puissent ils balayer des esprits, hormis pour les faibles d'esprit...le fatras chaotique et parfois agressif de leurs croyances pseudo scientifiques bien souvent issu du siècle dernier et qui encombre il est vrai plus modérément autant l'esprit de mes contemporains Voici la vidéo qui condense le plus cette... FRACTURE... entre ceux qui pratiquent ou qui connaissent... et ceux qui ne connaissent pas, Alain Connes, Médaille Fiels de Mathématiques, révolutionnaire des algèbres d'opérateurs de Van Neumann, découvreur du modèle de géométrie non commutative le plus prometteur dans le cadre semi classique J'ai partagé avec lui... quelques cacahuètes autour du buffet lol

J'ai été stupéfait par ce livre, abasourdi serait même l'adjectif le plus approprié Carlo Rovelli nous présente les différentes écoles interprétatives, les enjeux de la question...et mouille le maillot en nous présentant sa propre interprétation : la mécanique quantique relationnelle. Et ma...sidération...vient du fait que je ne renierai pas une seule et unique ligne de cet ouvrage...pas une... De fait...il semblerait que Rovelli...vienne ces derniers temps de se rallier à l'interprétation copier-coller conforme de celle que je me suis forgée il y a 15 ans ! Ses connaissances physique et mathématiques sont évidemment infiniment plus développées que les miennes, cela va sans dire... mais sa philosophie s'est....zenalphatisée. Son ouvrage est précisément celui que j'aurais rêvé d'écrire sur des conclusions dont il vient soudainement de basculer. Extrait : "a Ted Newman, qui m'a fait comprendre que je ne comprenais pas la mécanique quantique" C'est vrai philosophiquement et c'est vrai dans cette interprétation de ce problème de la mesure... Si nous nous étions rencontré mon cher Carlo....mon...frère ainé ou cadet, selon... Extrait "Dans mes tentatives de donner un sens aux quanta, j'ai parcouru les textes des philosophes à la recherche d'une base conceptuelle, afin de comprendre l'etrange image du monde offerte par cette incroyable théorie. J'ai trouvé de très belles suggestions, des critiques subtiles, mais rien qui me convainque parfaitement. Puis un jour, je suis tombé sur un texte qui m'a sidéré ..... A plusieurs reprises, alors que je parlais des quanta, j'ai rencontré des personnes qui me demandaient : as tu lu Nagarjuna ? Au énième "as tu lu Nagarjuna", j'ai décidé de le faire. C'est un texte peu connu en occident mais ce n'est pas un texte mineur : au contraire, c'est l'une des pieŕres angulaires de la philosophie indienne, et c'est uniquement en raison de ma lamentable méconnaissance de la pensée asiatique, caractéristique d'un occidental, que je l'avais ignoré jusque là. Il a pour titre l'un de ces mots indiens impossible : Mulamadhyamakakarika, qui a été traduit de différentes manières, "les stances de la voie du milieu" par exemple. Je l'ai lu dans la traduction annotée d'un philosophe analytique américain. Il m'a laissé une profonde impression. ... La thèse centrale du livre de Nagarjurna est simplement que rien ne possède une existence en soi, indépendante d'autre chose. La résonance avec la mécanique quantique est immédiate. Naturellement, Nagarjuna ne savait rien et ne pouvait rien savoir des quanta, là n'est pas la question Ce qui nous intéresse, c'est que les philosophes nous proposent des façons originales de penser le monde et que nous pouvons nous en servir si elles nous sont utiles. La perspective que nous offre Nagajurna nous permet peut-être de concevoir un peu plus facilement le monde des quanta Si rien n'a d'existence propre, tout n'existe que dans la dépendance de quelque chose d'autre, en relation avec quelque chose d'autre. Le terme technique utilisé par Nagarjuna pour décrire l'absence d'existence indépendante est la vacuité (sunyata) : les choses sont "vides" dans le sens où elles n'ont pas de réalité autonome, elles existent grâce à, en fonction de, en relation avec, dans la perspective de quelque chose d'autre" Rovelli consacre 20 pages pleines à mettre en relation son interprétation de la mécanique quantique qui au passage etait devenue la mienne depuis il y a bien longtemps déjà (je parle de l'interprétation physique et scientifique...) avec la justesse des concepts orientaux que je consacre aussi depuis bien longtemps Mais je laisse l'intelligence lire ce livre pour se régaler, il faut bien s'arrêter et vous laisser quelque chose à imaginer. Extrait

L'idée pour la présentation de cet ouvrage est double. D'abord cette impression que la mécanique quantique serait une science suspicieuse, presque une croyance. Non, la physique quantique est la plus robuste et le fondement de la physique classique Et surtout un échange eu concernant l'espace de Hilbert, je vous propose un voyage dans cet espace vu par Alain Connes Alain Connes représente en 2021 un des plus grands inspirateurs vivants concernant ce lien entre physique théorique et mathématiques Il a apporté le cadre le plus prometteur à mon sens concernant la mathématisation conceptuelle de la physique théorique avec sa géométrie non commutative et ouvert une fenêtre entre physique théorique et théorie des nombres. Son livre "le théâtre quantique" est un roman, co-écrit avec Jacques Dixmier, qui l'a initié en tant que son professeur aux algèbre d'opérateurs et avec Danye Chereau, sa femme L'héroïne, Charlotte, est parvenue à voyager grâce à son emploi au CERN de Genève en tant que physicienne dans le monde quantique pour en revenir vivante. Nous nous rendons à sa conférence de presse Extrait : "Je vais maintenant vous raconter l'expérience que j'ai vécue, mon retour au cours duquel s'est réalisé, de manière inattendue, la synthèse de deux thèmes qui m'obsédaient depuis des mois - d'une part, la vie d'un réseau de neurones ayant un immense potentiel de calcul et qui vient de recevoir l'empreinte précise d'un cerveau humain - d'autre part, l'apparition de l'écoulement du temps que nous connaissons tous, à partir d'un état thermalisé et de la non commutativité caractéristique du quantique Voici mon interprétation qui restera conjecturale..... .... J'ai été la spectatrice privilégiée d'un théâtre que je ne peux baptiser autrement que LE THÉÂTRE QUANTIQUE J'ai eu cette chance inouïe d'expérimenter une perception globale de mon être, non plus à un moment particulier de son existence mais comme un "tout" J'ai pu comparer sa finitude dans l'espace contre laquelle personne ne s'insurge et sa finitude dans le temps qui nous pose problème. Le monde que j'ai pu entrevoir échappait totalement à la décohérence qui nous fait percevoir la réalité comme classique. J'ai de manière profondément intuitive, discerné une incroyable variabilité, d'infinies fluctuations parfaitement réglées dans ce théâtre dont la scène ne peut se représenter autrement que par un concept mathématique que tous les physiciens quantique manipulent quotidiennement : l'espace de Hilbert, avec sa géométrie de dimension infinie d'une part, et son caractère imaginaire d'autre part (nombres complexes) LES ACTEURS DU THÉÂTRE QUANTIQUE SONT LES OPÉRATEURS AGISSANT DANS CET ESPACE, LE DOMAINE DE VARIABILITÉ DE CHACUN ETANT DONNÉ PAR SON SPECTRE C'était incroyable, je les ai vus, directement, en dimension infinie" .... "Maintenant, je vais retracer l'émergence de l'écoulement du temps, tel que nous le connaissons tous, avec le rétablissement progressif de la température de mon corps. La vision globale de la scène quantique s'est estompée, et seuls les acteurs qui respectaient certaines symétries sont restés visibles. Je ne disposais plus que d'une information parcellaire et l'incompatibilité entre les différents acteurs due à leur non commutativité s'est transmuée en un mouvement d'ensemble, comme si les danseurs se mettaient à obéir à un rythme bien défini, à suivre un chef d'orchestre invisible, qui les entrainait sans qu'ils puissent résister J'ai ressenti cette émergence du temps comme une intrusion, source de confusion mentale, d'angoisse, de peur, de dissociation. J'avais l'impression de perdre toute l'information prodiguée par la scène quantique et cette seule perte m'entrainait inexorablement dans le fleuve du temps" ... "Puis ces sensations pénibles se sont effacées. L'espace ordinaire sembla renaître du quantique par décohérence. Je voyais de plus en plus distinctement une lumière abstraite, à la fois douce et intense qui m'attirait vers elle. Baignée dans cette lumière, bercée par un carillon de cloches, j'ai retrouvé progressivement mes sensations et me suis laissé envahir par un bien être indescriptible. Je renaissais" https://www.franceculture.fr/emissions/science-publique/emission-speciale-alain-connes-le-theatre-quantique-est-il-ouvert-tous

Hello @azad2B J'essayais de réfléchir à cette idée de répondre dans le sujet à hauteur de ta question qui revient un peu trop souvent sur différents sujets Et m'est venu une idée à propos de ces 2000 dollars par mois par collaborateur pour ce projet de telescope spatial que tu as calculé et qui ne sers a rien Idée que je livre à ta sagacité en spécialiste de ce genre de calculs Ne crois tu pas qu'en le divisant par 20 doigts + orteils donc en ramenant le calcul à 100 dollars par mois par orteil ou par doigt de collaborateur, ce serait pas le juste ratio financier pour la conquête de mars ? Je pense en particulier à la célèbre expression 100 balles et un mars qui en est une preuve évidente ? Besoin de ton expertise, qu'en penses tu ?

Article exceptionnel qui vient de tomber Ça donne envie de reprendre pour revenir à Helgoland https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mecanique-quantique-effet-epr-monde-quantique-ne-peut-etre-construit-quavec-nombres-complexes-96312/

Je préfère reprendre vos âneries, j’ai pas le temps de vous former je vous ai déjà prévenu

Euh....la gravitation quantique n’est pas plus une production youtube que la mécanique quantique @azad2B Désolé de te l’apprendre.

Je ne promets que la vérité, rien de plus. Chez les data scientist c’est tarte à la fraise le machine learning, vous pourriez vous inscrire https://datascientest.com/machine-learning-tout-savoir

Non, pas du tout : l’analyse bayésienne est en effet basée sur la loi de Bayes mais la démarche consiste à combiner l’information apportée par les données recoltées avec des connaissances à priori venant généralement d’études antérieures ou d’avis d’expert injectée "en dur", c’est ce qu’on appelle des proba conditionnelles (probabilité de A sachant B...) Et ça n’à donc strictement maois strictement rien à voir avec une phase d’apprentissage de modèles du type de réseaux de neurones basés généralement sur des fonctions sigmoides qui sont plus performants dans les régressions en utilisant le machine learning et particulièrement performants pour de la reconnaissance d’images, des classifications en groupes, de l’identification d’objets, de la prédiction de données en effet ou pour le filtrage d’un jeu de données Rien à voir Amicalement

Ça me semble être une vision presque purement relativiste où l’espace temps serait la seule chose à "réellement exister" expliquant que la mesure des durées et des longueurs soit relative aux référentiels inertiels selon leur ligne d’univers il y a toujours chez les physiciens une "préférence" pour la RG ou une "préférence pour la physique des particules" Mais dans ce modèle, comment explique t’il les expériences dites à choix retardé qu’on constate expérimentalement en mécanique quantique ? L’instant T lui même pour un même observateur y perd son sens