Le photon et le maitre-nageur

[Jeff Hawke]

alors que le photon arrive au point B par le chemin que les lois de propagation lui fournissent.

 

Elles le lui fournissent à quel moment, ce chemin ? (Au début, sur sa feuille de route, il lui est dit qu'il doit passer pas B ?).

Plus sérieusement, ta formulation ne dit rien de plus que "il arrive en B parce que c'est comme ça..."

 

Le fait est qu'il ne faut pas considérer que le photon emprunte un chemin particulier (il "teste" toutes les trajectoires (*)), mais que si l'on s'avise d'être inquisiteur et de le détecter sur son "chemin" supposé, ben on le trouve !

 

 

(*) On peut aussi dire que le "bidule" qu'on appelle photon, se répand d'une certaine façon dans un morceau d'espace-temps, mais se rétracte brutalement en un point d'espace-temps (que nous calcule la QED) quand on le détecte...

[astrotophe]

Elles le lui fournissent à quel moment, ce chemin ? (Au début, sur sa feuille de route, il lui est dit qu'il doit passer pas B ?).

Ben, constamment. Suivant le milieu environnant, le photon "reçoit de l'information" qui lui "impose sa trajectoire".

 

 

Plus sérieusement, ta formulation ne dit rien de plus que "il arrive en B parce que c'est comme ça..."

Non pas parce que c'est comme ça, c'est parce que il y a des lois de propagations de la lumière dans l'exemple qui nous intéresse.

 

Le fait est qu'il ne faut pas considérer que le photon emprunte un chemin particulier (il "teste" toutes les trajectoires (*)), mais que si l'on s'avise d'être inquisiteur et de le détecter sur son "chemin" supposé, ben on le trouve !

Mais pourquoi on ne le trouve pas partout où que l'on place un détecteur si il teste tous les chemins.

[Flip]

On peut aussi dire que le "bidule" qu'on appelle photon, se répand d'une certaine façon dans un morceau d'espace-temps, mais se rétracte brutalement en un point d'espace-temps (que nous calcule la QED) quand on le détecte...

 

Est-ce que connais l'interprétation transactionnelle de la physique quantique ?

Vu tes interrogations sur le temps, ça devrait te plaire...

 

http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/tiqm/TI_fig_03.html: un trop petit croquis...

 

http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/tiqm/TI_toc.html: la théorie complète.

[Jeff Hawke]

Ben, constamment. Suivant le milieu environnant, le photon "reçoit de l'information" qui lui "impose sa trajectoire".

Ah ? Mais d'où ça ? Du futur ? (pour qu'il sache à quel moment tourner pour atteindre une cible qu'il ne connait pas encore...)

 

Non pas parce que c'est comme ça, c'est parce que il y a des lois de propagations de la lumière dans l'exemple qui nous intéresse.

Euh...Oui, c'est pareil..."Il y a des lois".."C'est comme ça". Mais justement, on les questionne ces lois. Comment ça marche ?,

 

Mais pourquoi on ne le trouve pas partout où que l'on place un détecteur si il teste tous les chemins.

Parce que c'est un malin. Dès qu'on le détecte , il se tient à carreau, et arrête de faire le quanton......

[astrotophe]

Ah ? Mais d'où ça ? Du futur ? (pour qu'il sache à quel moment tourner pour atteindre une cible qu'il ne connait pas encore...)

Le photon n'attend pas une cible parce qu'il aurait fallu qu'il visse la cible. Pourquoi veux-tu qu'il aille forcement à un endroit précis ? Le photon prend le chemin le plus court (une ligne droite dans un plan) parce que c'est "moins fatiguant" (la nature est feignante) et ça dépend du milieu. Il tourne à cet endroit là parce qu'il rencontre un changement de milieu à cette endroit là. Le photon ne décide pas, il subit.

 

Euh...Oui, c'est pareil..."Il y a des lois".."C'est comme ça". Mais justement, on les questionne ces lois. Comment ça marche ?,

C'est une question plus compliqué, le pourquoi des lois ? Il y a quelques principes sur la Nature. En voilà 2 :

- la nature a horreur des différences (et non du vide )

- la nature est feignante, elle cherche toujours le moindre effort pour faire quelque chose.

 

Parce que c'est un malin. Dès qu'on le détecte , il se tient à carreau, et arrête de faire le quanton......

Comment sait-on que le photon fait ça puisque qu'on ne le "voit" pas faire.

[Flip]

Mais pourquoi on ne le trouve pas partout où que l'on place un détecteur si il teste tous les chemins.

 

Mais on le trouve partout (si on a le temps ). Simplement, la probabilité de le trouver à certains endroits est très faible. Cette proba se calcule et c'est elle qui te dit que dans le vide, le photon a très peu de chance d'être détecté ailleurs que sur une ligne droite. Donc le photon va statistiquement tout droit.

 

Mais cette proba dépend de la configuration. Quand un photon traverse un tout petit trou, la proba de le trouver ailleurs que sur la droite d'origine devient non négligeable et on le trouve partout. C'est le phénomène de diffraction.

 

La diffraction de la lumière est l'évidence que les photons font vraiment les quantons.

[Jeff Hawke]

Il tourne à cet endroit là parce qu'il rencontre un changement de milieu à cette endroit là. Le photon ne décide pas, il subit.

Tu n'as pas compris le sujet du topic initial. C'est justement le mécanisme qui le fait tourner à l'endroit qui optimise son trajet (trajet qu'il ne connait pas encore) qui est le point à élucider.

 

 

Comment sait-on que le photon fait ça puisque qu'on ne le "voit" pas faire.

Entre autres, parce qu'en agissant sur certains trajets (qu'il est censé ne pas emprunter), on modifie les probas de détection sur d'autres trajets...

[astrotophe]

Tu n'as pas compris le sujet du topic initial. C'est justement le mécanisme qui le fait tourner à l'endroit qui optimise son trajet (trajet qu'il ne connait pas encore) qui est le point à élucider.

Bon je crois que je vais arrêter là, je décroche et ne comprends plus bien grand chose.

 

 

Entre autres, parce qu'en agissant sur certains trajets (qu'il est censé ne pas emprunter), on modifie les probas de détection sur d'autres trajets...

Je comprends mieux le pourquoi.

[ArthurDent]

C'est justement le mécanisme qui le fait tourner à l'endroit qui optimise son trajet (trajet qu'il ne connait pas encore) qui est le point à élucider

 

Mais ça, c' est la vision classique. Le mécanisme actuellement admis (mais pas expliqué), c' est que le photon "emprunte" tous les trajets, si on tient absolument à décrire la propagation d'un photon à l' aide de la notion de trajectoire (modélisation du comportement du photon à l' aide de l' "intégrale des chemins").

 

Autrement dit, il est inutile de chercher le mécanisme qui le "fait tourner" puisqu' en fait, selon la théorie qui le décrit le mieux, il ne "tourne" pas.

[Jeff Hawke]

Mais ça, c' est la vision classique.

Oui, nous sommes d'accord. Ce qui est intéressant justement, c'est de voir comment elle vole en éclat quand on essaie d'expliquer un truc qui parait simple.

 

C'est bien l'idée initiale de Bohr, utiliser au maximum les concepts classiques pour tenter de décrire l'inconcevable, ce qui permet d'amener progressivement aux nouveaux concepts.

[Dodgson]

Est-ce que connais l'interprétation transactionnelle de la physique quantique ?

Vu tes interrogations sur le temps, ça devrait te plaire...

 

http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/tiqm/TI_fig_03.html: un trop petit croquis...

 

http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/tiqm/TI_toc.html: la théorie complète.

 

Intéressant. Cette interprétation est due à Cramer.

 

Pour ceux qui ont participé à la discussion sur le théorème de Bell, je rappelle que j'avais posé à Anton Zeilinger (lauréat avec Alain Aspect et John F. Clauser du prix Wolf 2010 de physique) des questions à propos d'une phrase un peu mystérieuse qu'il avait écrite dans "Les dossiers de La Recherche", février 2010, article "Une incroyable illusion de réalité". Ma première question lui demandait s'il "faisait allusion aux idées de Costa de Beauregard, Davidon, Cramer, Dowe et quelques autres" (je traduis en français). Il m'a répondu (je pense que ce n'est pas confidentiel) : "Oui, je me réfère à quelque chose comme l'idée de Costa de Beauregard. Bien que ce ne soit pas mon opinion, strictement parlant elle ne peut jamais être éliminée. Ni par l'expérience, ni par la logique".

Malheureusement, il n'a pas répondu à ma deuxième question (sur l'expériende de Scully), ni à la troisième (sur l'expérience évoquée paragraphe 7.6.1 du livre de Serge Haroche et Jean-Michel Raimond, "Exploring the Quantum", Oxford University Press, 2006).

 

Dodgson

[Jeff Hawke]

Est-ce que connais l'interprétation transactionnelle de la physique quantique ?

Ah oui, j'en avais vu une description dans un bouquin récent de Gribbin (un adversaire de l'interprétation de Copenhague).

 

C'est rigolo ce truc, "l'influence à distance" s'expliquerait (en gros) par un accord établi entre les 2 parties distantes par des ondes, dont une se déplace à rebrousse-temps...

 

C'est difficilement falsifiable...

 

 

à propos d'une phrase un peu mystérieuse qu'il avait écrite dans "Les dossiers de La Recherche", février 2010, article "Une incroyable illusion de réalité". Ma première question lui demandait s'il "faisait allusion aux idées de Costa de Beauregard, Davidon, Cramer, Dowe et quelques autres" (je traduis en français). Il m'a répondu (je pense que ce n'est pas confidentiel) : "Oui, je me réfère à quelque chose comme l'idée de Costa de Beauregard. Bien que ce ne soit pas mon opinion, strictement parlant elle ne peut jamais être éliminée. Ni par l'expérience, ni par la logique

Ce que je n'aime pas trop dans ces approches qui ressemblent à de la SF, c'est que finalement, c'est par rejet du non déterminisme, de la non-localité (qu'elle soit spatiale ou temporelle), que l'on invente des trucs qui paraissent ahurissants (remonter le temps, les univers multiples,...), mais qui sont en fait des rustines de l'imagination pour pallier à nos manques conceptuels, pour sauver nos catégories kantiennes du temps et de l'espace....

 

Car somme toute, c'est assez banal une onde qui remonte le temps, alors qu'un espace-temps non-local... , une réalité incertaine...

 

 

L'ombre d'Einstein plane sur ces bricolages...

[Dodgson]

 

 

Ce que je n'aime pas trop dans ces approches qui ressemblent à de la SF, c'est que finalement, c'est par rejet du non déterminisme, de la non-localité (qu'elle soit spatiale ou temporelle), que l'on invente des trucs qui paraissent ahurissants (remonter le temps, les univers multiples,...), mais qui sont en fait des rustines de l'imagination pour pallier à nos manques conceptuels, pour sauver nos catégories kantiennes du temps et de l'espace....

 

Car somme toute, c'est assez banal une onde qui remonte le temps, alors qu'un espace-temps non-local... , une réalité incertaine...

 

 

L'ombre d'Einstein plane sur ces bricolages...

 

Je ne sais pas si ces trucs sont plus ahurissants que le non-déterminisme et la non-localité spatiale ou temporelle (en quoi cette dernière se distingue-t-elle de l'intemporalité ?). Il est bien possible que vous ayez totalement raison, il est bien possible aussi que ces interprétations de genre science-fiction (univers multiples, ou influence sur le passé d'une forme de futur) soient une façon valable, plus compréhensible pour nous, de représenter ces défaillances conceptuelles, cet effondrement des catégories kantiennes. Franchement je n'en sais rien. Soit dit en passant, la rustine "remonter le temps" me semble plus facile à digérer que la rutine "univers multiples", pour deux raisons : elle est plus économe en quantité d'univers, et elle évite de sérieux problèmes pour les cas où les résultats de la "mesure quantique" ne sont pas équiprobables.

 

L'ombre d'Einstein plane sur ces bricolages : exact, Costa de Beauregard était un fervent relativiste...

 

Dodgson

[Jeff Hawke]

Je ne sais pas si ces trucs sont plus ahurissants que le non-déterminisme et la non-localité spatiale ou temporelle

Le non déterminisme est hors de notre entendement. Alors que le voyage dans le temps, les univers multiples, on peut se le représenter... mais c'est ahurissant.

 

(en quoi cette dernière se distingue-t-elle de l'intemporalité ?)

Je pense qu'il y a un distinguo entre imaginer parcourir le temps dans les deux sens, et l'idée d'une réalité "en soi" non immergée dans l'espace et le temps. Parce que c'est ça qui pourrait se dissimuler derrière Bell, Aspect et consorts...

 

Il est bien possible que vous ayez totalement raison, il est bien possible aussi que ces interprétations de genre science-fiction (univers multiples, ou influence sur le passé d'une forme de futur) soient une façon valable, plus compréhensible pour nous, de représenter ces défaillances conceptuelles, cet effondrement des catégories kantiennes. Franchement je n'en sais rien.

Moi non plus. Mais je pense que les catégories kantiennes s'accommoderaient de la machine à remonter dans le temps, et des univers multiples...

[Jeff Hawke]

L'ombre d'Einstein plane sur ces bricolages : exact, Costa de Beauregard était un fervent relativiste...

 

Je ne comprend pas bien cette remarque. S'opposer au réalisme einsteinien n'est pas s'opposer à la théorie de la Relativité, et il est clair que les Bohr, Pauli, Dirac et autres étaient aussi des relativistes...

 

C'est d'autre chose dont il s'agit.

 

 

Quant au qualificatif "fervent", je le comprends encore moins...

[Dodgson]

Je ne comprend pas bien cette remarque. S'opposer au réalisme einsteinien n'est pas s'opposer à la théorie de la Relativité, et il est clair que les Bohr, Pauli, Dirac et autres étaient aussi des relativistes...

 

C'est d'autre chose dont il s'agit.

 

 

Quant au qualificatif "fervent", je le comprends encore moins...

 

OK, je me suis mal exprimé (je suis moi-même un fervent relativiste...). Costa de Beauregard augmentait d'un cran le réalisme einsteinien, en réifiant l'espace-temps depuis le passé jusqu'au futur. Dans son petit ouvrage "Précis de Mécanique quantique relativiste" (Dunod, 1967), après un exposé "normal" de la mécanique quantique relativiste, on trouve un chapitre intitulé "Probabilisme quantique, fatalisme relativiste" qui fait penser à une théorie de la prédestination... Par exemple, à propos d'une objection formulée par Einstein contre l'interprétation probabiliste de la MQ (Solvay, 1927), il écrit :

" Pour lever le "paradoxe" dans l'espace-temps, il faut et il suffit d'affirmer avec Einstein le caractère "rigide et objectif" de l'espace-temps et de son contenu d'évènements. Cette vue n'est pas conforme aux habitudes de pensée que fait acquérir l'expérience de tous les jours, qui est une expérience macroscopique. Mais l'examen du problème soulevé par Einstein, et celui de ses analogues, ne permet aucune autre conclusion.

Ce qu'il faut donc dire c'est que, avant que leur exploration subjective du temps les ait portés au temps t du laboratoire où se produit l'impact, les observateurs macroscopiques ne savent pas encore que c'est en A,t, que passe le corpuscule "depuis toujours et à jamais" . "

 

Je modifie donc ma formulation : Costa de Beauregard était un hyper-réaliste einsteinien.

 

Dodgson

[Jeff Hawke]

Je modifie donc ma formulation : Costa de Beauregard était un hyper-réaliste einsteinien.

 

OK, je comprends mieux, ce n'est pas tout à fait la même chose...(et l'emploi du terme fervent s'éclaire...Il faut de la ferveur pour avaler ça, en fait... ).

[Dodgson]

Parce que la particule vecteur de l'interaction électromagnétique est le photon.

 

Mais en réalité, il n'y a ni champ, ni forces, mais des photons qui s'échangent...

 

 

Désolé d'arriver un peu tard dans cette très intéressante discussion, mais je n'ai découvert webastro que tout récemment.

 

Il me paraît un peu audacieux de dire qu'en réalité, il y a ou il n'y a pas. Je dirais plutôt qu'actuellement, ce qui décrit le mieux la réalité (en tout cas dans le domaine des phénomènes électromagnétiques) c'est la théorie quantique du champ.

 

Ce qui ne donne pas une image très intuitive du photon. Si j'ai bien compris, un photon est un vecteur d'un espace de Fock, résultat de l'action, dans cet espace, d'un "opérateur de création", lui-même élément d'une algèbre graduée paire de Grassmann (pour les électrons, c'est une algèbre graduée impaire de Grassmann).

 

Ce qui est intéressant, c'est que si l'on part des équations de Maxwell et du quantum d'action de Planck, on peut, en quantifiant l'Hamiltonien des composantes transverses du champ électromagnétique, arriver directement à l'optique quantique, sans s'appuyer sur l'équation de Schrödinger et l'oscillateur harmonique. Il suffit d'introduire au bon moment les espaces de Fock et les opérateurs d'annihilation-création... Evidemment, ça ne s'est pas fait comme ça historiquement.

 

En espérant ne pas m'être trop planté,

 

Dodgson

[Jeff Hawke]

Je dirais plutôt qu'actuellement, ce qui décrit le mieux la réalité (en tout cas dans le domaine des phénomènes électromagnétiques) c'est la théorie quantique du champ.

Oui, l'électrodynamique quantique, dans le cas des photons (et électrons).

 

Ce qui est intéressant, c'est que si l'on part des équations de Maxwell et du quantum d'action de Planck, on peut, en quantifiant l'Hamiltonien des composantes transverses du champ électromagnétique, arriver directement à l'optique quantique, sans s'appuyer sur l'équation de Schrödinger et l'oscillateur harmonique.

 

Pour moi, c'est l'approche de Dirac qui crée l'électrodynamique quantique, en s'appuyant sur un formalisme matriciel, qui permettait de se passer de l'équation de Schrödinger (ça tombe bien, je ne l'aime pas celle-là... Je la vois comme une utile tentative de la physique classique de décrire la réalité quantique).

[Dodgson]

Oui, l'électrodynamique quantique, dans le cas des photons (et électrons).

 

 

 

Pour moi, c'est l'approche de Dirac qui crée l'électrodynamique quantique, en s'appuyant sur un formalisme matriciel, qui permettait de se passer de l'équation de Schrödinger (ça tombe bien, je ne l'aime pas celle-là... Je la vois comme une utile tentative de la physique classique de décrire la réalité quantique).

 

Beaucoup considèrent que la véritable création de l'électrodynamique quantique vient d'un travail commun de Dirac, Fock et Podolsky (le P de EPR), qui ont publié un article en 1932. Dirac est revenu plus tard là dessus, dans un article que l'on peut trouver dans les Annales de l'I.H.P. :

P.A.M. Dirac

La seconde quantification

Annales de l'I.H.P, tome 11, n°1 (1949), p. 15-47

On peut (ou pouvait) trouver cet article sur le web.

Dès le début, Dirac y rend hommage à Fock :

"C'est V. Fock qui a montré le premier dans deux mémoires, trop peu connus, sur l'oscillateur harmonique et sur la théorie du rayonnement, comment on peut perfectionner la méthode de la seconde quantification.

L'article qui suit est basé sur ce travail de Fock. [...] "

Il cite un papier de Fock qui date de 1928 :

V. Fock, Zeitschr. f. Phys., 49, 1928, p. 339.

 

De nos jours, on peut introduire plus directement la théorie quantique du champ. Exemple : Roger Penrose, "The Road to Reality", Jonathan Cape, 2004, chapitre 26 "Quantum field theory". Contrairement à Dirac (et même aux cours actuels de Serge Haroche au Collège de France ou d'Aspect et Grangier à l'X), Penrose ignore royalement l'analogie avec l'oscillateur harmonique...

 

Dodgson

[Invité Scopy]

Excusez-moi si je ne poste pas ce lien dans la bonne discussion, mais il concerne le principe d'exclusion de Pauli ... l'Apod du jour ...

 

[Jeff Hawke]

il concerne le principe d'exclusion de Pauli ... l'Apod du jour ...

 

C'est intéressant de "voir" le truc, l'exclusion de Pauli.

 

Mais je ne comprends pas bien le contexte de cette visualisation :

 

Earlier this decade, the Pauli Exclusion Principle was demonstrated graphically in the above picture of clouds of two isotopes of lithium -- the left cloud composed of

while the right cloud is composed of fermions. As temperature drops, the bosons bunch together, while the fermions better keep their distance. The reason why the Pauli Exclusion Principle is true and the physical limits of the principle are still unknown.

 

Est-ce une simulation, ou une "vraie" photo ? Une photo de quoi, en fait ? Parce qu'ils parlent d'un nuage d'isotopes de Lithium... Comment n'avoir que des bosons d'un côté, et des fermions de l'autre ?

[Invité Scopy]

Peut-être quelques réponses dans l'article initial ...

(j'avoue que cela dépasse largement mes compétences !)

[Jeff Hawke]

C'est très intéressant. Je ne savais pas qu'on pouvait expérimentalement réaliser des condensats de Bose-Einstein..

 

Donc là, on des photos de "vrais" gaz d'atomes de Lithium, un isotope "boson" et un isotope "fermion".

[Dodgson]

C'est très intéressant. Je ne savais pas qu'on pouvait expérimentalement réaliser des condensats de Bose-Einstein..

 

Donc là, on des photos de "vrais" gaz d'atomes de Lithium, un isotope "boson" et un isotope "fermion".

 

Selon J.-L. Basdevant ("12 Leçons de Mécanique quantique", Vuibert, 2006), le premier condensat gazeux a été réalisé en 1995 (ou juste avant) avec des atomes de rubidium :

M.H. Anderson et al, Science 269, 198 (1995)

 

Dodgson