A timeline of the most important events in quantum mechanics
Carlo Rovelli on what we get wrong about the origins of quantum theory
What does quantum theory really tell us about the nature of reality?
What exactly would a full-scale quantum computer be useful for?
Where exactly does the quantum world end and concrete reality begin?
Le Bonobo, Chimpanzé nain ou Chimpanzé pygmée (Pan paniscus) est une espèce de primates de la famille des Hominidés.
Le propre du langage humain est la syntaxe, par laquelle des éléments significatifs se combinent en séquences plus longues, comme des mots formant une phrase. On nomme ce caractère la compositionnalité.
En linguistique, le principe de compositionnalité est le principe selon lequel la signification d’une expression complexe est définie par les significations des expressions la composant, et par les règles employées pour les combiner en phrases.
Or il est apparu que les bonobos communiquent entre eux par un langage dont la structure est identique à celle du langage humain. On y trouve par exemple l’équivalent d’un sujet, d’un verbe et d’un complément. Ainsi ils disent « moi-vouloir-banane » et non, comme tous les autres animaux « moi-banane ».
Pour comprendre la raison de cette propriété, des chercheurs de l »Université de Zurich, en liaison avec des confrères travaillant an Congo, ont étudié des bonobos adultes de la réserve de Kokoloport en République Démocratique du Congo.
lIs ont enregistré plus de 1000 appels correspondant à des échanges entre bonobos adultes confrontés à des situations complexes telles que des demandes d’assistance et les réponses reçues. En étudiant ensuite ces messages, ils ont constaté que les échanges avaient des ressemblances avec le langage humain, sans évidemment pouvoir lui être complètement comparables.
La présence d’une syntaxe n’y est pas discutable.
Ceci tient peut-être au fait qu’il y a au moins 7 millions d’années, les deux espèces avaient eu des ancêtres communs.
Référence
Extensive compositionality in the vocal system of bonobos
Apr 2025 Vol 388, Issue 6742 p. 104-108
One hallmark of human language is the combination of elements into larger meaningful structures, a pattern referred to as compositionality. Compositionality can be trivial, in which the two parts are added together to give meaning, or nontrivial, in which the meaning in one part modifies the meaning in the other. Recent research has found the presence of trivial compositionality across a number of species, but it has been argued that nontrivial compositionality is unique to humans. Berthet et al. used a large dataset of bonobo vocalizations in conjunction with a distributional semantics approach and found that not only did they display compositionality, but three of the four types were nontrivial. —Sacha Vignieri
Compositionality, the capacity to combine meaningful elements into larger meaningful structures, is a hallmark of human language. Compositionality can be trivial (the combination’s meaning is the sum of the meaning of its parts) or nontrivial (one element modifies the meaning of the other element). Recent studies have suggested that animals lack nontrivial compositionality, representing a key discontinuity with language. In this work, using methods borrowed from distributional semantics, we investigated compositionality in wild bonobos and found that not only does each call type of their repertoire occur in at least one compositional combination, but three of these compositional combinations also exhibit nontrivial compositionality. These findings suggest that compositionality is a prominent feature of the bonobo vocal system, revealing stronger parallels with human language than previously thought.
La dernière période glaciaire est une période de refroidissement global, ou glaciation, qui caractérise la fin du Pléistocène sur l’ensemble de la planète. Elle commence il y a 115 000 ans et se termine il y a 11 700 ans, quand commence l’Holocène.
Les humains (Homo sapiens) n’auraient pas eu besoin de migrer comme la plupart des autres espèces durant cette période glaciaire.
Cette hypothèse remet en question de nombreuses théories sur le mode de vie des humains durant cette période, révèle Phys.org dans un article publié le 14 octobre 2024. https://phys.org/news/2024-10-ancient-humans-good-surviving-ice.html
En utilisant des données génétiques, des scientifiques ont démontré que certains humains étaient restés en Europe centrale durant la dernière grande période de glaciation. Jusqu’ici, une grande majorité de la communauté archéologique considérait que l’homme moderne s’était retiré dans le sud de l’Europe.
Une équipe de chercheurs de l’université de Bournemouth (Royaume-Uni), a examiné l’histoire génétique de vingt-trois mammifères communs en Europe, dont l’Homo sapiens. L’étude montre que les hommes, au même titre que les ours bruns et les loups « étaient déjà largement répartis à travers l’Europe au plus fort de la dernière glaciation, soit sans refuge discernable, soit avec des refuges au nord et au sud », selon John Stewart et Jeremy Searle, tous deux membres de l’équipe.
Des outils en pierre (racloirs, silex, lissoirs…) ont permis aux préhistoriques de préparer les peaux d’animaux pour les utiliser comme isolant thermique. Par la suite Il y a environ 40 000 ans, l’invention des poinçons en os et des aiguilles à chas ont rendu possible la création des vêtements de peau ajustés et ornés.
Les plus anciennes aiguilles à chas connues datent d’il y a environ 40 000 ans en Sibérie (grotte de Denisova). Les aiguilles à chas sont beaucoup plus difficiles à façonner que les poinçons en os ; pourtant avec l’archéologie expérimentale il apparait que ces derniers étaient suffisants pour créer des vêtements ajustés. Les poinçons en os sont des outils fabriqués à partir d’os d’animaux aiguisés en pointe. Les aiguilles à chas sont extraites des os longs, avec une perforation (un chas) pour passer un fil (en matière animale ou végétale) pour maintenir les deux parties ensemble, sans laisser passer l’air.
L’innovation des aiguilles à chas peut refléter la production de vêtements plus complexes et superposés, ainsi que la décoration des vêtements en attachant des perles et d’autres petits objets décoratifs sur les vêtements : de nombreux artefacts sont pourvus d’un orifice ou d’une rainure permettant de maintenir l’objet, cousu sur le vêlement.
Les auteurs de l’étude soutiennent que les vêtements sont devenus un élément de parure parce que les méthodes traditionnelles de décoration corporelle, comme la peinture corporelle à l’ocre ou la scarification n’étaient pas possible à la fin de la dernière période glaciaire dans les régions les plus froides de l’Eurasie. Les scarifications ou les tracés corporels ne pouvaient être visibles car les individus avaient besoin de porter des vêtements en permanence pour survivre.
C’est pourquoi l’apparition d’aiguilles à chas est particulièrement importante, car elle signale l’utilisation des vêtements comme décoration » ,selon le Dr Gilligan. « Les aiguilles à chas étaient particulièrement utiles pour la couture très fine nécessaire à la décoration des vêtements. »
« Beaucoup des aiguilles que nous avons découvertes ne servaient pas seulement à la confection de vêtements, mais aussi à la broderie et à la décoration. Elles avaient un rôle esthétique »
Les vêtements ont donc évolué pour répondre aux différents besoins des paléolithiques : une nécessité pratique de protection et de confort contre les éléments extérieurs mais aussi une fonction sociale et esthétique pour l’identité individuelle et culturelle.
Référence
Journal of Paleolithic Archaeology
Ice Age Apparel—Changing Prey Patterns Towards the Last Glacial Maximum and the Role of Reindeer Fur for Clothing at Kammern-Grubgraben
Published: 10 April 2025
Abstract
The site of Kammern-Grubgraben in Lower Austria preserved one of the largest assemblages of stone constructions, lithic and organic artefacts, personal ornaments, and faunal remains of the Last Glacial Maximum (ca. 24–20 ka cal BP) in Europe. Conspicuously, the faunal remains attest to an occupation only during winter and are strongly dominated by reindeer (Rangifer tarandus), indicating a rather selective and narrow hunting focus despite the curated, long-term character of the site. This narrow focus contrasts with findings from older sites in the region, such as the Gravettian sites Krems-Hundssteig, Krems-Wachtberg, and Langenlois A, dated to between 33 and 29 ka cal BP, which show a main focus on mammoth. In this paper, we present new results on the age and sex distribution of reindeer at Kammern-Grubgraben. We argue that winter-hunting of reindeer, in addition to its role in providing energy-rich nutrition and raw material for organic tools, is also indicative of a focus on obtaining high-quality raw material for clothing. The fur of reindeer in winter is particularly valuable and convenient for the production of clothing for cold environments. Together with the recovered large number of eyed needles, a tool for tight and regular seams, our findings suggest that the production of clothing and other goods made of fur and skin was an important activity at Kammern-Grubgraben.
La physique des particules rencontre aujourd’hui deux difficultés. Une approche connue sous le nom de supersymétrie, par exemple, prévoit de nouvelles particules permettant d’annuler les fluctuations quantiques résultant du modèle standard des particules
La supersymétrie (abrégée en SuSy) est une symétrie supposée de la physique des particules qui postule une relation profonde entre les particules de spin demi-entier (les fermions) qui constituent la matière et les particules de spin entier (les bosons) véhiculant les interactions. Dans le cadre de la SuSy, chaque fermion est associé à un « superpartenaire » de spin entier, alors que chaque boson est associé à un « superpartenaire » de spin demi-entier. (Wikipedia).
Une solution alternative a été proposée par Nima Arkani-Hamed, aujourd’hui à l’ Institute for Advanced Study à Princeton, New Jersey.
Celle-ci considère que la gravité peut fuir à travers ces extra-dimensions, la rendant progressivement plus faible qu’elle ne l »est aujourd’hui. Des modèles basés sur cette hypothèse prévoient une échelle de Planck inférieure à l’actuelle, la faisant paraître plus faible qu’elle ne l’est actuellement. Les extradimensions sont actuellement invisibles parce qu’elle sont trop faibles
La longueur de Planck ou échelle de Planck est une unité de longueur qui fait partie du système d’unités naturelles dites unités de Planck et vaut 1,616 25 En physique des particules et en cosmologie physique, l’échelle de Planck est une échelle d’énergie autour de 1,22 × 10 28 eV (l’énergie de Planck, correspondant à l’équivalent énergétique de la masse de Planck, 2,17645 × 10 − 8 kg) à laquelle les effets quantiques de la gravité deviennent significatifs. (Wikipedia)
Jusqu’à présent cependant ces hypothèses se sont révélées trop timides pour rendre compte des nouvelles observations du LHC, d’autant plus que celui-ci ne cesse pas d’en produire.
Pour résumer, la physique des particules est en crise. C’est pourquoi un petit groupe de théoriciens ont commencé à explorer une alternative au réductionnisme tel qu’il est connu aujourd’hui.
Au lieu d’étudier les différents niveaux d’énergie de l’univers comme des entités indépendantes, il les traite comme si elles se conditionnaient respectivement.
De la même façon, dans un arc en ciel l’ultraviolet et l’infrarouge, que nous ne pouvons pas voir, enferment les autres couleurs du spectre que nous pouvons voir, le rouge, l’orange, le jaune, le vert, le bleu, l’indigo et le violet. C’est dans l’équivalent de celles-ci qu’opère le modèle standard des particules.
Dans la fin des années 1970, les physiciens Andrew Cohen , David Kaplan et Ann Nelson , en étudiant les trous noirs calculèrent qu’il y avait un minimum d’énergie à partir duquel le modèle standard cessait d’être viable.
La physique des particules rencontre aujourd’hui deux difficultés. Une approche connue sous i le nom de supersymétrie, par exemple, prévoit de nouvelles particules permettant d’annuler les fluctuations quantiques résultant du modèle standard des particule
Voir Effective Field Theory, Black Holes, and the Cosmological Constant
https://arxiv.org/abs/hep-th/9803132e
Autrement dit, les caractères physiques de tous ces éléments semblent se conditionner respectivement. Le phénomène a été dit UV/IR mixing. https://lsa.umich.edu/content/dam/lctp-assets/lctp-docs/seth-koren.pdf
La théorie des champs effectifs est l’un des principes directeurs les plus approfondis et les plus utiles de la physique. Ses outils et méthodes permettent d’étudier les aspects universels de classes entières de modèles microscopiques inconnus, dont les principales fonctions dépendent de symétries et de degrés de liberté effectifs.
En raison de son universalité, cette théorie permet des applications à toutes les échelles de la physique: Elle a été appliquée avec succès à la cosmologie pour décrire l’inflation cosmique primaire, l’accélération cosmique actuelle, la dynamique de la structure à grande échelle et la matière noire.
Ce champ de recherches a été récemment utilisé dans l’étude des ondes gravitationnelles et les récentes recherches en astrophysique : de nouvelles et convaincantes méthodes de calcul et des prédictions sont élaborées en s’appuyant sur les théories de diffusion d’amplitudes étudiées par les physiciens des particules.
Malgré ses avantages l’EFT peut rendre impossible une compréhension en profondeur de l’univers. Ceci parce qu’elle introduit des problèmes. Ainsi pendant des années les théoriciens des particules ont recherché le boson de Higgs, la particule qui donne leurs masses aux quarks et aux électrons. Dans le modèle standard des particules, celles ci peuvent temporairement se transformer en particules à vie courte dite particules virtuelles pour revenir rapidement à leur état original. Dans une bizarrerie de la mécanique quantique ces fluctuations qui gouvernent le monde des particules contribuent à leur masse. L’importance de cette contribution est fonction du plus haut niveau d’énergie atteint par la particule virtuelle.
Le seuil de ce niveau est défini par l’échelle de Planck, la plus basse échelle existant et le point où les effets gravitationnels deviennent si importants que le modèle standard doit être remplacé par des formules faisant une synthèse entre la gravité et la physique quantique. Mais la prédiction théorique est 27 plus élevé que celle obtenue par l’observation quand la particule fut découverte au LHC.
Un puzzle semblable est observé dans le domaine de l’énergie noire. Mais dans ce cas la valeur de l’énergie du vide mesurée est de trente fois inférieure à celle prédite par la théorie.
L’holisme méthodologique est un principe de méthode selon lequel l’analyse doit partir de la totalité, de l’ensemble, du collectif, qui est plus que la somme des parties. La notion de holisme a été introduite dans les années 1920 par Jan Smuts, qui a été premier ministre de l’Afrique du sud.
Par cette notion, il défend la conception selon laquelle la totalité peut être plus grande que la somme des parties. Cette notion de holisme a notamment été reprise par Louis Dumont qui compare les sociétés holistes aux sociétés individualistes. On en retrouve aussi des applications dans les sciences de la nature à travers les travaux de Pierre Duhem et la notion de holisme épistémologique.
Voir https://www.melchior.fr/notion/holisme-methodologique
En cosmologie, le réductionnisme consiste à rechercher les composants des corps. Une planète est constituée d’atomes, les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d’électrons, les protons et les neutrons de quarks et sans doute d’autres composants encore inconnus, car trop petits pour être observables avec les moyens actuels.
A l’inverse, l’holisme considérera que les particules élémentaires s’assemblent en atomes, les atomes s’assemblent en planètes et les planètes conjointement avec les étoiles, constituent l’univers, ou tout au moins l’univers observable.
En allant plus loin, on pourra considérer qu’il existe un nombre indéfini d’univers, constituant un multivers.
Avec l’importance que prend tous les jours la mécanique quantique, une étude holiste du multivers verra en lui un tout quantique constitué d’objets liés par l’intrication (entanglement)..Parmi ces objets, il y a l’espace et le temps tels que nous les connaissons sur la Terre.
L’hypothèse est radicale et commence seulement à être testée expérimentalement. Certains la trouveront empreinte de mysticisme
Remonter le temps, c’est-à-dire se retrouver dans le passé, éventuellement pour y agir différemment de ce que l’on a fait, a toujours été considéré comme un rêve impossible. Mais qu’en serait-il d’une simple particule, soumise aux lois de la mécanique quantique
Alors que dans le cadre de la physique classique relativiste le voyage dans le temps est a priori irréalisable, une équipe de l’Académie autrichienne des sciences et de l’Université de Vienne a trouvé le moyen d’influer sur la progression normale du temps au sein d’un système quantique. Les chercheurs affirment pouvoir avancer dans le temps en accélérant certains événements et même reculer dans le temps, grâce aux propriétés uniques des particules quantiques.
À l’échelle subatomique, où s’appliquent les lois de la mécanique quantique, se déroulent des phénomènes particuliers, tels que la superposition, qui implique qu’une particule quantique peut se trouver dans deux états simultanément, ou l’intrication de particules – qui signifie qu’elles présentent des états quantiques dépendant l’un de l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Du phénomène d’intrication découle la téléportation quantique, qui consiste à transférer l’état quantique d’un système vers un autre. Tous ces aspects de la mécanique quantique posent finalement les bases du voyage dans le temps.
Sans aller jusque là, des chercheurs autrichiens sont parvenus à ramener un photon dans son état d’origine, autrement dit à le rajeunir
Miguel Navascués et David Trillo, chercheurs chez l’Institut d’optique quantique et d’information quantique de l’Académie autrichienne des sciences, ont mené plusieurs études théoriques et expérimentales avec le chercheur Philip Walther et le groupe de physique expérimentale de l’Université de Vienne. L’équipe a démontré l’utilisation d’un interrupteur quantique permettant de ramener un photon à son état d’origine, avant qu’il ne traverse un cristal. « En utilisant une plateforme photonique, nous atteignons une fidélité moyenne de rembobinage de plus de 95% », rapportent les chercheurs dans Optica.
Interrogé par le journal espagnol El País, Miguel Navascués explique la découverte : « Au cinéma,, un film est projeté du début à la fin ou de la fin au début, peu importe ce que veut le public. Mais à la maison nous avons une télécommande pour manipuler le film. Nous pouvons revenir en arrière à une scène précédente ou sauter plusieurs scènes à venir ».
Dans le monde classique, il existe une directionnalité indubitable du temps, illustrée par le processus de vieillissement. L’unitarité de la mécanique quantique garantit qu’un inverse d’une évolution temporelle donnée existe toujours, même s’il est inconnu. En laissant un système quantique cible traverser une région d’interaction, une évolution temporelle perturbée peut être réalisée. Un commutateur quantique fait évoluer le système cible dans une superposition de son évolution libre et de son évolution perturbée
. Cette superposition d’évolutions temporelles peut être utilisée pour « rembobiner » le système, sans nécessiter aucune connaissance de l’état 1 ou de l’état 2 du système
Navascués et ses collaborateurs ont développé ce qu’ils nomment un « protocole de rembobinage » qui permet à une particule — quelles que soient sa nature et ses interactions avec d’autres systèmes — de revenir à un état antérieur. « Nous supposons que le système cible est incontrôlé — nous ignorons comment le système évolue par lui-même ou avec d’autres systèmes que nous pouvons utiliser pour l’influencer. Dans ces circonstances, nous trouvons des protocoles universels dans le cadre de la théorie quantique non relativiste qui remettent le système dans l’état qu’il avait à un moment arbitraire avant que nous commencions à interagir avec lui », expliquait le physicien dans Physical Review X il y a quelques années.
Ces protocoles de « réinitialisation » (ou de réversibilité) envoient séquentiellement des particules quantiques à proximité du système cible et les renvoient dans un laboratoire où elles sont sondées. Si les particules qui reviennent satisfont à une propriété collective spécifique, le système cible retrouve son état antérieur. Dans le cas contraire, il est possible d’exécuter un autre protocole pour annuler à la fois l’évolution naturelle de la cible et les effets des protocoles ayant échoué sur cette dernière.
Cette théorie a récemment mise en pratique via un « commutateur quantique », qui permet de contrôler l’évolution d’un photon traversant un cristal ; les chercheurs ont notamment réussi à inverser l’évolution temporelle d’un seul photon sans savoir comment il changeait dans le temps, ni même quels étaient ses états initial et final.
Le protocole de rembobinage développé par l’équipe est universel : il peut agir sur n’importe quel qubit et le renvoyer à l’état dans lequel il se trouvait avant le début de l’expérience. Il est en outre remarquablement efficace : les chercheurs rapportent une fidélité de rembobinage moyenne supérieure à 95%.
Bien entendu, ceci ne concerne que le monde subatomique et une mise à l’échelle de cette approche semble difficilement réalisable. « Si nous pouvions enfermer une personne dans une boîte sans aucune influence extérieure, ce serait théoriquement possible. Mais avec nos protocoles actuellement disponibles, la probabilité de succès serait très, très faible », a déclaré Navascués. S’ajoute à cela le problème de la quantité d’informations stockées : un photon peut stocker un qubit, mais un être humain contient beaucoup plus d’informations ! Le processus d’inversion prendrait dans ce cas un temps incommensurable.
L’équipe souligne par ailleurs que leur découverte n’est pas assimilable à une machine à remonter le temps : il s’agit de modifier l’état physique d’un système, mais le temps, lui, continue de passer. Ainsi, revenir à l’état d’il y a 5 minutes, nécessitera 5 minutes, tout comme le processus permettant d’amener un système vers un état futur prendra le temps qui nous sépare de ce futur. « Vous ne pouvez pas créer du temps à partir de rien. Pour faire vieillir un système de 10 ans en un an, vous devez obtenir les neuf autres années de quelque part »,
Les chercheurs ont néanmoins fait une découverte qui pourrait permettre d’accélérer le temps : « Nous avons découvert que vous pouvez transférer le temps évolutif entre des systèmes physiques identiques. Dans une expérience d’un an avec dix systèmes, vous pouvez voler un an à chacun des neuf premiers systèmes et les donner tous au dixième »,
Selon cette nouvelle hypothèse, la conscience chez les humains trouverait ses origines dans l’étrangeté du monde quantique (quantum weirdness). L’idée a pris du temps pour se faire accepter par les scientifiques. Les critiques lui reprochaient de remplacer une étrangeté par une autre, celle que l’on nomme de plus en plus la conscience quantique ou quantum consciousness.
Pour les défenseurs de ce concept, les prises de conscience surviennent lorsque des superpositions neuronales se trouvant dans le cerveau humain s’effondrent. Aujourd’hui cette dernière hypothèse est de plus en plus prise au sérieux, malgré le reproche qui lui est faite de ne pas pouvoir être vérifiée expérimentalement.
Hartmut Neven, responsable du Google’s Quantum Artificial Intelligence Lab, s’intéresse à cette question. Physicien d’origine, il avait promu la vision artificielle, un type d’intelligence artificielle reposant sur la capacité de l’espèce humaine à comprendre les données visuelles. Plus tard Neven avait fondé le laboratoire dit Google Quantum AI, qui fut le premier en 2019 a affirmer que les calculateurs quantiques pouvaient résoudre des calculs inabordables par les ordinateurs classiques, concept connu depuis sous le nom de quantum supremacy.
En Décembre 2024, son équipe et lui présentèrent un nouveau processeur quantique nommée Willow https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/
Avec Willow, il pense possible de mettre à l’épreuve l’hypothèse de la conscience quantique, dont Roger Penrose s’est fait le premier défenseur https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=roger+penrose
Pour cela il propose d’intriquer des supercalculateurs quantiques avec des fibres nerveuses se trouvant dans le cerveau humain. Rappelons que concernant deux particules quantiques intriquées, même extrêmement éloignées l’une de l’autre, la modification de l’état de l’une entraîne instantanément la même modification dans l état de l’autre. Cette propriété est dite de l’intrication quantique.
Dans l’immédiat Neven a constaté qu’un calcul qui aurait demandé selon lui 1025 an sur un calculateur classique n’a demandé que quelques heures sur Willow. Ce résultat lui suggère l’hypothèse que les calculateurs quantiques opèrent dans un univers bien plus grand que le nôtre, soit un multivers constitué de nombreux univers parallèle au nôtre.
l reconnaît lui-même qu’avec le temps, il a été conduit au jugement selon lequel dès que nous faisons appel aux équations de la mécanique quantique, nous nous retrouvons plongé dans un multivers au sein duquel chacun d’entre nous, y compris le cosmos au sens large, existons dans de nombreuses configurations simultanément.
Cette caractéristiques du monde quantique (voir https://www.ibm.com/fr-fr/topics/quantum-computing) nous donne accès à la superposition, l’intrication, la décohérence et l’interférence qui caractérisent ce monde.
La superposition est l’état dans lequel une particule ou un système quantique peut représenter non seulement une possibilité, mais une combinaison de plusieurs possibilités. L’intrication est le processus par lequel plusieurs particules quantiques sont corrélées plus fortement que ne le permettent les probabilités normales. La décohérence est le processus dans lequel les particules et les systèmes quantiques peuvent se décomposer, disparaître ou changer, se convertissant en états uniques mesurables par la physique classique. L’interférence est le phénomène dans lequel des états quantiques intriqués peuvent interagir et produire des probabilités plus ou moins probables.
En tant que physicien, Neven se dit obligé de se référer au physicalisme.
Le physicalisme (wikipedia=est une doctrine selon laquelle tout ce qui existe est finalement constitué d’entités physiques, qui peuvent être étudiées dans le cadre des sciences physiques. Le terme de physicalisme est utilisé principalement pour caractériser le matérialisme appliqué à la nature de l’esprit. Le physicalisme est la thèse, ou doctrine, selon laquelle toutes les connaissances sont réductibles, au moins théoriquement, aux énoncés de la physique. Les sciences humaines et sociales dont l’art, tout comme les sciences de la nature, qui ont chacune leur vocabulaire et leurs concepts spécifiques, pourraient être retranscrites dans la langue de la physique. Dans la première définition du physicalisme, qui est celle du Cercle de Vienne, une telle langue consiste en un ensemble d’énoncés se rapportant à des objets physiques, à leurs propriétés ainsi qu’à leurs caractéristiques spatio-temporelles. Ce langage se réduit à des protocoles ou comptes-rendus d’expérience et à des énoncés logiques qui n’ont de sens que par rapport à des objets possibles.
En outre, le physicalisme soutient la thèse selon laquelle il n’existe pas de savoir philosophique constitué de thèses qui lui soient propres, qui soient distinctes et indépendantes des thèses scientifiques, et il conçoit l’activité philosophique dans le prolongement de l’activité scientifique, d’abord comme une recherche sur les structures du savoir, puis comme un exercice de clarification et d’interprétation des connaissances scientifiques.
Le physicalisme a été aussi appelé « théorie de l’unité de la science » ou « théorie de la science unitaire ».
Mais pour Neven, le seul phénomène dont nous sommes certain qu’il existe est l’expérience consciente. Tout commence par celle-ci. Sans l’esptit rien n’a d’importance. Aussi la première tâche du physicien est d’identifier le lieu de la conscience. Ici la mécanique quantique a un avantage unique sur la mécanique classique, en relation directe avec le concept de multivers.
Selon celui-ci, s’il est fondé, il existe un grand nombre d’univers parallèles. Mais pour le moment chacun d’entre nous coexistons dans une forme classique du multivers. Pourquoi percevons- nous celle-ci et pas les autres ? Une conjecture attirante est que la conscience est la façon dont nous expérimentons l’émergence d’une réalité classique hors des innombrables réalités dont la physique quantique nous décrit l’existence.
Mais comment la conscience peut-elle être décrite danns les termes de la mécanique quantique. Roger Penrose dans son ouvrage de 1989, The Emperor’s New Mind, avait avancé l’hypothèse que la conscience évoque un état de la matière en état de superposition quantique, quand un objet quantique existe en multiples exemplaires en même temps. Quand la superposition s’effondre durant un processus de « mesure », une branche classique est « sélectionnée » parmi les multiples autres et ceci génère un état conscient
Existe-t-il un moyen de tester l’hypothèse selon laquelle la conscience serait d’origine quantique ? On peut évoquer le cas de l’anesthésie. Celle-ci supprime momentanément toute conscience, même si la respiration se poursuit et si le cœur continue à battre. Personne ne peut expliquer pourquoi.
Dans un article récent, Neven propose de considérer notre cerveau comme contenant des qubits, l’unité de base d’informaton dans le calcul quantique. Ainsi Stuart Hameroff, directeur du Center for Consciousness Studies à l’University of Arizona suggère que des neurones nommés microtubules comportent des structures protéiniques agissant comme des qubits. Ainsi nous pouvons penser que nous avons des qubits dans notre cerveau. S’il était possible d’intriquer une partie du cerveau humain ainsi équipé avec un calculateur quantique, dans ce que Neven appelle un « protocole d’expansion, l’humain pourrait être considéré comme générant une conscience de plus en plus complexe à partir d’un calculateur quantique.
Il reconnaît lui-même qu’avec le temps, il a été conduit au jugement selon lequel dès que nous faisons appel aux équations de la mécanique quantique, nous nous retrouvons plongé dans un multivers au sein duquel chacun d’entre nous, y compris le cosmos au sens large, existons dans de nombreuses configurations simultanément.
Cette caractéristiques du monde quantique (voir https://www.ibm.com/fr-fr/topics/quantum-computing) nous donne accès à la superposition, l’intrication, la décohérence et l’interférence qui caractérisent ce monde.
La superposition est l’état dans lequel une particule ou un système quantique peut représenter non seulement une possibilité, mais une combinaison de plusieurs possibilités. L’intrication est le processus par lequel plusieurs particules quantiques sont corrélées plus fortement que ne le permettent les probabilités normales. La décohérence est le processus dans lequel les particules et les systèmes quantiques peuvent se décomposer, disparaître ou changer, se convertissant en états uniques mesurables par la physique classique. L’interférence est le phénomène dans lequel des états quantiques intriqués peuvent interagir et produire des probabilités plus ou moins probables.
En tant que physicien, Neven se dit obligé de se référer au physicalisme.
Le physicalisme (wikipedia=est une doctrine selon laquelle tout ce qui existe est finalement constitué d’entités physiques, qui peuvent être étudiées dans le cadre des sciences physiques. Le terme de physicalisme est utilisé principalement pour caractériser le matérialisme appliqué à la nature de l’esprit. Le physicalisme est la thèse, ou doctrine, selon laquelle toutes les connaissances sont réductibles, au moins théoriquement, aux énoncés de la physique. Les sciences humaines et sociales dont l’art, tout comme les sciences de la nature, qui ont chacune leur vocabulaire et leurs concepts spécifiques, pourraient être retranscrites dans la langue de la physique. Dans la première définition du physicalisme, qui est celle du Cercle de Vienne, une telle langue consiste en un ensemble d’énoncés se rapportant à des objets physiques, à leurs propriétés ainsi qu’à leurs caractéristiques spatio-temporelles. Ce langage se réduit à des protocoles ou comptes-rendus d’expérience et à des énoncés logiques qui n’ont de sens que par rapport à des objets possibles.
En outre, le physicalisme soutient la thèse selon laquelle il n’existe pas de savoir philosophique constitué de thèses qui lui soient propres, qui soient distinctes et indépendantes des thèses scientifiques, et il conçoit l’activité philosophique dans le prolongement de l’activité scientifique, d’abord comme une recherche sur les structures du savoir, puis comme un exercice de clarification et d’interprétation des connaissances scientifiques.
Le physicalisme a été aussi appelé « théorie de l’unité de la science » ou « théorie de la science unitaire ».
Mais pour Neven, le seul phénomène dont nous sommes certain qu’il existe est l’expérience consciente. Tout commence par celle-ci. Sans l’esptit rien n’a d’importance. Aussi la première tâche du physicien est d’identifier le lieu de la conscience. Ici la mécanique quantique a un avantage unique sur la mécanique classique, en relation directe avec le concept de multivers.
Selon celui-ci, s’il est fondé, il existe un grand nombre d’univers parallèles. Mais pour le moment chacun d’entre nous coexistons dans une forme classique du multivers. Pourquoi percevons- nous celle-ci et pas les autres ? Une conjectuure attirante est que la conscience est la façon dont expérimentons l’émergence d’une réalité classique hors des innombrables réalités dont la physique quantique nous décrit l’existence.
Mais comment la conscience peut-elle être décrite danns les termes de la mécanique quantique. Roger Penrose dans son ouvrage de 1989, The Emperor’s New Mind, avait avancé l’hypothèse que la conscience evoque un état de la matière en état de superposition quantique, quand un objet quantique existe en multiples exemplaires en même temps. Quand la superposition s’effondre durant un processus de « mesure », une branche classique est « sélectionnée » parmi les multiples autres et ceci génère un état conscient
Existe-t-il un moyen de tester l’hypothèse selon laquelle la conscience serait d’origine quantique ? On peut évoquer le cas de l’anesthésie. Celle-ci supprime momentanément toute conscience, même si la respiration se poursuit et si le cœur continue à battre. Personne ne peut expliquer pourquoi.
Dans un article récent, Neven propose de considérer notre cerveau comme contenant des qubits, l’unité de base d’information dans le calcul quantique. Ainsi Stuart Hameroff, directeur du Center for Consciousness Studies à l’University of Arizona suggère que des neurones nommés microtubules comportent des structures protéiniques agissant comme des qubits. Ainsi nous pouvons penser que nous avons des qubits dans notre cerveau. S’il était possible d’intriquer une partie du cerveau humain ainsi équipé avec un calculateur quantique, dans ce que Neven appelle un « protocole d’expansion, l’humain pourrait être considéré comme générant une conscience de plus en plus complexe à partir d’un calculateur quantique
Chaque jour apparaissent des calculateurs quantiques plus puissants que leurs prédécesseurs. Mais en quels domaines cette puissance les rendra-t-elle irremplaçables ?
La physique quantique n’a pas bonne réputation dans la communauté scientifique. Les comportements des atomes et des particules qu’elle étudie sont présentés comme étranges et génératrices de toutes sortes de notions ésotériques. Peut-on dire raisonnablement que nous vivons dans un multivers ou que la réalité que nous voyons n’a rien de réel ?
En fait nous refusons d’admettre que la physique quantique a une importance dans chacun des domaines de notre vie quotidienne. Chaque fois que nous utilisons un téléphone portable, par exemple, nous faisons appel à des phénomènes quantiques. Ceci étant, il est certain que le bilan de la théorie quantique n’est pas près d’être fait, ni même faisable. Chaque jour, de nouvelles technologies permettant de mieux les maîtriser apparaissent
Les plus importantes dont cependant l’on parle peu sont relatives au quantum computing autrement dit à l’informatique quantique. L’informatique quantique est un domaine émergent de l’informatique qui exploite les qualités uniques de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes qui dépassent les capacités des ordinateurs classiques les plus puissants.
Voir wikipediia https://fr.wikipedia.org/wiki/Informatique_quantique
ou IBM https://www.ibm.com/fr-fr/topics/quantum-computing
Les physiciens quantiques sont convaincus désormais que les plus grands changements à attendre viendront de la réalisation d’appareils qui non seulement bénéficieront d’effets quantiques collatéraux mais qui les utiliseront comme leur principales ressources. Il en sera ainsi de la téléportation quantique reposant sur le phénomène de l’intrication, faisant que l’état de deux particules corrélées devient immédiatement identique, quelles que soient les distances qui les séparent.
Des chercheurs ont déjà téléporté de l’information sur 100 kilomètres en utilisant de la fibre optique et sur 12,900 kilomètres via un satellite.
Faut-il rappeler que dans un processeur classique, le rôle des électrons est de coder l’information par des séries de 1 et de 0. Dans un processeur quantique, l’information est codée en utilisant les propriétés quantiques des particules ou des atomes eux-mêmes, c’est-à-dire le plus souvent sans limitations. ?
Le vide est généralement un bon isolant en ce qui concerne la physique ordinaire dite aussi macroscopique. Cependant, en physique quantique, ce n’est plus le cas. Depuis longtemps, des expériences ont montré que de la chaleur pouvait être transmise entre deux objets placés dans un espace totalement vide et n’ayant aucun contact entre eux.
Pour expliquer cette étrangeté, des physiciens ont montré que des fluctuations quantique du vide permettaient des échanges de chaleur entre deux objets placés dans une aire entièrement vide.
Mais que sont les fluctuations quantiques du vide ? En théorie quantique des champs, ces échanges de chaleur ne correspondent pas à une création d’énergie. Ils ne sont qu’une très brève variation locale du niveau d’énergie du champ. Cela n’entre donc pas en contradiction avec le principe de conservation de l’énergie. En d’autres mots, pendant un laps de temps très court, de l’énergie est empruntée et restituée au vide.
L’énergie du vide est donc animée de fluctuations quantiques permanentes.
Mais ce n’est pas tout. Les fluctuations d’énergie du vide peuvent correspondre à l’existence de particules massives. En effet, en théorie quantique des champs, les fluctuations quantiques donnent lieu à l’apparition spontanée de paires particule-antiparticule virtuelles qui disparaissent presque aussitôt en s’annihilant. Ces particules sont dites « virtuelles » car leur durée de vie est extrêmement brève. Le vide quantique est donc animé de paires de particules virtuelles apparaissant et disparaissant continuellement.
Si les mathématiques prédisent rigoureusement l’existence des fluctuations quantiques, qu’en est-il de leur réalité physique ? Les fluctuations quantiques émergent à l’échelle microscopique et sont quasiment instantanées, elles ne sont donc pas directement observables. Cependant, leurs effets sont quant à eux mesurables. Il existe actuellement deux importantes preuves expérimentales de l’existence des fluctuations du vide : l’effet Casimir et le décalage de Lamb.
L’effet Casimir
En 1948, le physicien Hendrik Casimir postule l’existence d’un effet d’attraction entre deux plaques parallèles conductrices (deux miroirs par exemple). Pour cela, il démontre, grâce à la théorie quantique des champs, que les fluctuations quantiques du vide exercent une pression de radiation (pression exercée sur une surface par un rayonnement électromagnétique) sur l’extérieur des deux plaques qui tendent ainsi à se rapprocher.
Les plaques sont ainsi attirées sous l’effet d’une force, baptisée « force de Casimir », inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Une première preuve expérimentale de l’effet Casimir est réalisée en 1997.
Plus précisément, ce sont les fluctuations quantiques du champ électromagnétique qui sont à l’œuvre dans ce phénomène. Comme expliqué plus haut, les fluctuations correspondent à des particules virtuelles. Dans le cas du champ électromagnétique, il s’agit donc de photons virtuels caractérisés par leur longueur d’onde. Entres les deux plaques conductrices, seuls les photons dont la longueur d’onde est inférieure à la distance séparant les deux plaques peuvent exister.
Dès lors, la somme des photons virtuels entre les deux plaques est nécessairement inférieure à la somme des photons virtuels à l’extérieur des plaques (qui, eux, n’ont aucune contrainte de longueur d’onde pour exister). Les photons virtuels extérieurs étant plus nombreux, ils exercent une pression de radiation externe supérieure à la pression interne, créant ainsi une force rapprochant les deux plaques.
Le décalage de Lamb
En 1947, les physiciens Willis Eugene Lamb et Robert Retherford, en étudiant le spectre micro-onde de l’atome d’hydrogène, remarquèrent un écart d’énergie entre les deux niveaux de l’atome d’hydrogène. Or, selon le modèle quantique de l’électron et l’équation de Dirac, ces deux niveaux devraient normalement posséder la même énergie. Il faut cependant attendre la fin des années 1940 pour que le physicien Hans Bethe fournisse la première explication théorique au moyen des fluctuations quantiques du vide.
De nouveau, ce sont les fluctuations quantiques du champ électromagnétique qui sont à l’œuvre dans le décalage de Lamb. Autour du noyau atomique, le vide fluctue en permanence, donnant naissance à des paires d’électrons-positrons virtuels. L’électron de l’atome d’hydrogène interagit ainsi un très court instant avec les positrons virtuels. Cette interaction provoque alors une très légère modification de l’orbite de l’électron, entraînant finalement un écart d’énergie entre les deux niveaux de l’atome.rs.
Référence
Tranfer in phonon heat across a vacuum through quantum fluctuation
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1800-4R
Published online: 11 December 2019
Transfer in solids is typically conducted through either electrons or atomic vibrations known as phonons. In a vacuum, heat has long been thought to be transferred by radiation but not by phonons because of the lack of a medium.
Recent theory, however, has predicted that quantum fluctuations of electromagnetic fields could induce phonon coupling across a vacuum and thereby facilitate heat transfer. Revealing this unique quantum effect experimentally would bring fundamental insights to quantum thermodynamics and practical implications to thermal management in nanometre-scale technologies.
Here we experimentally demonstrate heat transfer induced by quantum fluctuations between two objects separated by a vacuum gap. We use nanomechanical systems to realize strong phonon coupling through vacuum fluctuations, and observe the exchange of thermal energy between individual phonon modes. The experimental observation agrees well with our theoretical calculations and is unambiguously distinguished from other effects such as near-field radiation and electrostatic interaction. Our discovery of phonon transport through quantum fluctuations represents a previously unknown mechanism of heat transfer in addition to the conventional conduction convection and radiation. It paves the way for the exploitation of quantum vacuum in energy transport at the nanoscale.
https://www.newscientist.com/article/2226783-heat-can-quantum-leap-across-a-totally-empty-vacuum/
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