Le concept de réduction du paquet d’onde implique de nombreuses difficultés sur le plan logique et épistémologique. Existe-t-il une réalité objective, autrement dit définie en dehors de toute observation? La question est soulevée parce que la théorie suggère que ce que nous considérons comme la « réalité » possède une infinité théorique d’états quand elle n’est pas « observée », plus exactement perturbée par une mesure.
Par contre la mesure provoque une réduction de l’équation de Schrödinger, qualifiée de décohérence quantique. Elle permet alors de la situer dans le temps et dans l’espace. La question philosophique de la réalité est soulevée du fait que la théorie suggère que ce que nous considérons comme la « réalité » possède une infinité théorique d’états quand elle n’est pas « observée » (plus exactement perturbée par une mesure, provoquant une décohérence quantique).
Différentes interprétations
Dès les débuts de la mécanique quantique, différentes interprétations ont été proposées pour tenir compte de ce paradoxe. L’une a été introduite par Schrödinger, remettant en question le concept d’objectivité de la mesure avec son paradoxe dit du chat de Schrödinger, à la fois mort et vivant.
D’autres physiciens, dont Albert Einstein, ont proposé l’existence de variables cachées. Des expériences avaient été proposées, notamment par John Bell pour montrer comment on pourrait vérifier la possibilité ou l’impossibilité d’existence de telles variables; À la fin du XXe siècle, Alain Aspect réalisa ces expériences, ce qui aboutit à infirmer l’existence de ces variables cachées (locales).
L’interprétation la plus répandue est celle dite de l’École de Copenhague. Pour ses partisans, les postulats de la physique, en l’espèce ceux de la mécanique quantique, n’ont aucun sens métaphysique : ils ne décrivent pas l’univers. Ils sont purement formels et opératoires. Ils se limitent à proposer des opérations lesquelles, que la réponse soit positive ou ne le soit pas, ne permettront pas d’en déduire une réalité sous-jacente. Il s’agit d’une impossibilité radicale, liée à l’absence de lien physique entre les postulats et la réalité, et non d’une « simple » ignorance qui pourrait être comblée à l’intérieur du cadre de la mécanique quantique actuelle. La mécanique quantique est parfaitement valide dès maintenant, dans la mesure où elle est appliquée aux nombreux cas pratiques dans lesquels elle sert d’outil indispensable, mais il ne faut par chercher à savoir si elle se réfère à un monde objectif sous-jacent;. « Calcule et tais-toi » comme il a été dit.
Il reste que, dans cette interprétation, le concept d’observateur suppose non seulement un instrument d’observation mais le cerveau d’un observateur, capable de construire avec l’entité observé ce que Mioara Mugur-Schaechter a nommé une « conceptualisation relativisée. On ne voit pas ce qui joue le rôle du cerveau et de cet observateur en l’absence d’êtres vivants.
D’autres interprétations ont été proposées pour tenir compte de l’apparent indéterminisme de la mécanique quantique. L’une est la théorie d’Everett, appelée aussi théorie des états relatifs, ou encore théorie des mondes multiples. Pour celle-ci, dans le cas du paradoxe du chat de Schrödinger , chaque évènement est une bifurcation. Le chat est à la fois mort et vivant, avant même l’ouverture de la boite, mais le chat mort et le chat vivant existent dans des bifurcations différentes de l’univers, qui sont tout aussi réelles l’une que l’autre. Il n’a jamais été possible, comme on le devine, de vérifier expérimentalement cette interprétation, mais dans l’hypothèse cosmologique dite des multivers, elle est toujours prise en considération.
Le collapse objectif
La théorie de « l’objective collapse » ou collapse objectif propose d’expliquer différemment les paradoxes de l’indéterminisme. Dite aussi quantum mechanical spontaneous localization models (QMSL) elle est réaliste, indéterministe et rejette l’hypothèse des variables cachées. Elle diffère cependant de l’interprétation de Copenhague, en ce sens qu’elle considère que la fonction d’onde est réelle, qu’elle possède une dimension « ontologique ». Elle correspondrait à une fonction mathématique bien définie. Mais celle-ci ne s’effondrerait qu’au hasard ((« spontaneous localization »), ou pour des raisons purement physiques, sans que l’observateur ait le moindre rôle à y jouer. Les exemples les plus connus de cette de cette interprétation sont la théorie dite de Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) et l’interprétation dite de Penrose (voir références ci-dessous).
Le concept de réduction du paquet d’onde implique de nombreuses difficultés sur le plan logique et épistémologique. Existe-t-il une réalité objective, autrement dit définie en dehors de toute observation? La question est soulevée parce que la théorie suggère que ce que nous considérons comme la « réalité » possède une infinité théorique d’états quand elle n’est pas « observée », plus exactement perturbée par une mesure.
Par contre la mesure provoque une réduction de l’équation de Schrödinger, qualifiée de décohérence quantique. Elle permet alors de la situer dans le temps et dans l’espace. La question philosophique de la réalité est soulevée du fait que la théorie suggère que ce que nous considérons comme la « réalité » possède une infinité théorique d’états quand elle n’est pas « observée » (plus exactement perturbée par une mesure, provoquant une décohérence quantique).
Différentes interprétations
Dès les débuts de la mécanique quantique, différentes interprétations ont été proposées pour tenir compte de ce paradoxe. L’une a été introduite par Schrödinger, remettant en question le concept d’objectivité de la mesure avec son paradoxe dit du chat de Schrödinger, à la fois mort et vivant.
D’autres physiciens, dont Albert Einstein, ont proposé l’existence de variables cachées. Des expériences avaient été proposées, notamment par John Bell pour montrer comment on pourrait vérifier la possibilité ou l’impossibilité d’existence de telles variables; À la fin du XXe siècle, Alain Aspect réalisa ces expériences, ce qui aboutit à infirmer l’existence de ces variables cachées (locales).
L’interprétation la plus répandue est celle dite de l’École de Copenhague. Pour ses partisans, les postulats de la physique, en l’espèce ceux de la mécanique quantique, n’ont aucun sens métaphysique : ils ne décrivent pas l’univers. Ils sont purement formels et opératoires. Ils se limitent à proposer des opérations lesquelles, que la réponse soit positive ou ne le soit pas, ne permettront pas d’en déduire une réalité sous-jacente. Il s’agit d’une impossibilité radicale, liée à l’absence de lien physique entre les postulats et la réalité, et non d’une « simple » ignorance qui pourrait être comblée à l’intérieur du cadre de la mécanique quantique actuelle. La mécanique quantique est parfaitement valide dès maintenant, dans la mesure où elle est appliquée aux nombreux cas pratiques dans lesquels elle sert d’outil indispensable, mais il ne faut par chercher à savoir si elle se réfère à un monde objectif sous-jacent;. « Calcule et tais-toi » comme il a été dit.
Il reste que, dans cette interprétation, le concept d’observateur suppose non seulement un instrument d’observation mais le cerveau d’un observateur, capable de construire avec l’entité observé ce que Mioara Mugur-Schaechter a nommé une « conceptualisation relativisée. On ne voit pas ce qui joue le rôle du cerveau et de cet observateur en l’absence d’êtres vivants.
D’autres interprétations ont été proposées pour tenir compte de l’apparent indéterminisme de la mécanique quantique. L’une est la théorie d’Everett, appelée aussi théorie des états relatifs, ou encore théorie des mondes multiples. Pour celle-ci, dans le cas du paradoxe du chat de Schrödinger , chaque évènement est une bifurcation. Le chat est à la fois mort et vivant, avant même l’ouverture de la boite, mais le chat mort et le chat vivant existent dans des bifurcations différentes de l’univers, qui sont tout aussi réelles l’une que l’autre. Il n’a jamais été possible, comme on le devine, de vérifier expérimentalement cette interprétation, mais dans l’hypothèse cosmologique dite des multivers, elle est toujours prise en considération.
Le collapse objectif
La théorie de « l’objective collapse » ou collapse objectif propose d’expliquer différemment les paradoxes de l’indéterminisme. Dite aussi quantum mechanical spontaneous localization models (QMSL) elle est réaliste, indéterministe et rejette l’hypothèse des variables cachées. Elle diffère cependant de l’interprétation de Copenhague, en ce sens qu’elle considère que la fonction d’onde est réelle, qu’elle possède une dimension « ontologique ». Elle correspondrait à une fonction mathématique bien définie. Mais celle-ci ne s’effondrerait qu’au hasard ((« spontaneous localization »), ou pour des raisons purement physiques, sans que l’obervateur ait le moindre rôle à y jouer. Les exemples les plus connus de cette de cette interprétation sont la théorie dite de Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) et l’interprétation dite de Penrose (voir références ci-dessous).
L’expérience des Fentes de Young, ou écran à double fente, n’a jamais été remise en cause. Elle illustre la dualité onde-particule : les interférences observées sur l’écran (c’est-à-dire sur un système d’observation conçu par un observateur, Young à l’origine), montrent que la lumière présente un comportement ondulatoire, mais la façon dont les photons sont détectés (impact sur un écran) montre aussi leur comportement particulaire. Avec non plus des photons, mais des particules en ensembles de particules de matière, électrons, neutrons, atomes, molécules, on observe également des interférences. Ce qui démontre les concernant la dualité onde-particule. La matière présente un comportement ondulatoire, mais dans le même temps leur observation (impact sur un écran) prouve leur comportement particulaire.
Peut-on échapper à cette alternative? La nouvelle modalité de la théorie quantique standard, proposée dans les années soixante, dite du « collapse objectif » semblait le confirmer. Elle permettrait selon les théoriciens non seulement d’évacuer le problème insoluble de l’observateur, mais de mieux préciser des questions encore mystérieuses en cosmologie, comme celles des trous noirs et l’énergie noire, supposée responsable de l’expansion actuelle de l’univers.
La théorie fait l’hypothèse que la fonction d’onde, entité mathématique proposée par Erwin Schrödinger, comme indiqué ci-dessus, pour décrire la particule en termes probabiliste, c’est-à-dire inapplicable pour définir une particule isolée, soit au contraire une réalité existant dans la nature, et pas seulement dans les modèles mathématiques. L’état de la particule ne dépendrait donc pas de l’observation. Autrement dit, le chat de Schrödinger serait simultanément mort ou vivant, qu’il soit observé ou non. L’équation de Schrödinger serait donc applicable à une particule isolée (ou à ce qui dans le monde qantique correspond à ce que l’on nomme une particule isolée)
Récemment, sur ces sujets le physicien théoricien Daniel Sudarsky de l’Université de Mexico (voir référence) a depuis quelques années proposé des approches très intéressantes. Il a voulu selon ses propres termes décrire l’univers tel qu’il était il y a 13 milliards d’années, à une époque où n’existait nulle conscience pour observer les particules dont il était fait.
L’expérience des Fentes de Young, ou écran à double fente, n’a jamais été remise en cause. Elle illustre la dualité onde-particule : les interférences observées sur l’écran (c’est-à-dire sur un système d’observation conçu par un observateur, Young à l’origine), montrent que la lumière présente un comportement ondulatoire, mais la façon dont les photons sont détectés (impact sur un écran) montre aussi leur comportement particulaire. Avec non plus des photons, mais des particules en ensembles de particules de matière, électrons, neutrons, atomes, molécules, on observe également des interférences. Ce qui démontre les concernant la dualité onde-particule. La matière présente un comportement ondulatoire, mais dans le même temps leur observation (impact sur un écran) prouve leur comportement particulaire.
Peut-on échapper à cette alternative? La nouvelle modalité de la théorie quantique standard, proposée dans les années soixante, dite du « collapse objectif » semblait le confirmer. Elle permettrait selon les théoriciens non seulement d’évacuer le problème insoluble de l’observateur, mais de mieux préciser des questions encore mystérieuses en cosmologie, comme celles des trous noirs et l’énergie noire, supposée responsable de l’expansion actuelle de l’univers.
La théorie fait l’hypothèse que la fonction d’onde, entité mathématique proposée par Erwin Schrödinger, comme indiqué ci-dessus, pour décrire la particule en termes probabiliste, c’est-à-dire inapplicable pour définir une particule isolée, soit au contraire une réalité existant dans la nature, et pas seulement dans les modèles mathématiques. L’état de la particule ne dépendrait donc pas de l’observation. Autrement dit, le chat de Schrödinger serait simultanément mort ou vivant, qu’il soit observé ou non. L’équation de Schrödinger serait donc applicable à une particule isolée (ou à ce qui dans le monde qantique correspond à ce que l’on nomme une particule isolée)
Récemment, sur ces sujets le physicien théoricien Daniel Sudarsky de l’Université de Mexico (voir référence) a depuis quelques années proposé des approches très intéressantes. Il a voulu selon ses propres termes décrire l’univers tel qu’il était il y a 13 milliards d’années, à une époque où n’existait nulle conscience pour observer les particules dont il était fait.
Europe Solidaire 