Mécanique quantique : intrication et décohérence

[Dodgson]

...Il me souvient d'une série documentaire de la BBC, adaptée en français et diffusée sur Arte il y a quelques années, qui était très bien faite et accessible au profane.

Malheureusement, j'ai oublié le titre...

 

Peut-être "Ce qu'Einstein ne savait pas encore", de Brian Greene : surtout axée sur la théorie des cordes, donc très peu accessible au profane; il y a bien d'intéressants passages sur la MQ, mais vue dans ses aspects les plus étranges.

 

Je conseillerais plutôt à Christel "Dr Quantum - Double Slit Experiment"

 

 

c'est en anglais mais c'est tellement bien dessiné qu'il suffit d'en savoir quelques mots pour comprendre. Et ça ne dure que 5 ou 6 minutes. Il y a juste la conclusion (sur l'influence de l'observateur) qui est sujette à caution.

 

Dodgson

[christel]

j'avais vu cela et même en français, il y a un petit moment il est vrai

merci Dodgson

[Jeff Hawke]

me connaissant, je ne vais pas laisser tomber mais me débrouiller autrement car là c'est trop théorique pour moi

 

A mon avis, tu ne t'y prends pas de la meilleure façon. Les phénomènes un peu spectaculaires comme l'intrication, les interférences, le théorème de Bell, c'est bien pour éveiller l'intérêt, mais ça n'aide pas à la compréhension si on n'y va pas un peu méthodiquement.

 

Pour les documentaires, à mon avis il vaut mieux oublier. Je n'ai jamais vu personne apprendre vraiment quelque chose avec un documentaire. Comme son nom l'indique, ça documente, mais ça ne donne pas accés à la compréhension (à la différence d'une conférence, qui appelle à la réflexion personnelle).

 

Et paradoxalement, "mieux" le documentaire est fait, moins il est efficace, car il donne une impression de facilité, de clarté, avec une progression linéaire, alors que la compréhension passe par le heurt aux difficultés, et par le travail et la réflexion personnels pour surmonter ces difficultés, en procédant par blocages et par sauts...

 

En dehors de l'enseignement par un prof, à mon avis, les livres (que l'on peut lire et relire, selon des rythmes différents en fonction des difficultés) sont incontournables.

 

Dans ceux qui ont été cités plus haut, "le cantique des quantiques" (on le trouve en Poche, et en bibliothèques) me parait une bonne introduction.

 

Tu as aussi "l'étrange histoire des quanta", dont j'ai donné les références dans le fil sur Bell.

 

Un exemple:l'interaction entre deux particules chargées se fait par l'échange d'un photon. Bon, très bien, mais d'où vient ce photon ? Si il a été émis par une des deux particules, pourquoi celle-là et pas l'autre ?

Ca "explique" mieux au sens où ça descend plus bas que la mécanique classique (avec les "forces", les "champs"). Bon après, pourquoi les photons ? Ca...

 

Bref, tout ça est loin d'être limpide, et j'ai quand même l'impression qu'on reste dans un certain flou artistique pour ne pas utiliser le mot "incertitude".

Ce n'est pas du flou artistique, c'est très net au contraire : Le monde est indéterminé (*)...c'est ce que nous apprend la MQ.

 

(*) Il vaut mieux parler d'indétermination que d'incertitude...

[christel]

A mon avis, tu ne t'y prends pas de la meilleure façon.

 

ah ça, c'est fort probable

il faudrait que je commence par "mat'sup' (maternelle supérieure )

[Jeff Hawke]

il faudrait que je commence par "mat'sup' (maternelle supérieure )

 

Non, ce n'est pas une question de niveau, mais plutôt de méthode. Il y a moyen d'approcher les concepts de la physique quantique sans passer par le formalisme mathématique, et sans un niveau particulier de connaissances scientifiques. Certains auteurs (plus souvent des chercheurs que des journalistes, d'ailleurs) parviennent à présenter les choses correctement. Mais on ne peut faire l'économie de la réflexion, et du temps que cela prend pour assimiler ces concepts.

 

Par exemple, dans le bouquin d'Heisenberg dont il est question dans un autre fil, il donne une présentation de la physique quantique absolument sans aucun formalisme, uniquement en langue littéraire et philosophique, la lecture n'en est pas aisée parce que ce n'est pas de la vulgarisation, c'est la vraie substance des questions posées, mais l'effort donne accès à une compréhension réelle...

[astrotophe]

De toute façon, les maths c'est juste une autre formulation. C'est très pratique pour les démonstrations et les calculs mais pas forcément pour la compréhension des phénomènes.

[Invité akira]

De mon point de vue, la meca Q sans les maths, c'est forcement de la vulgarisation ... S'il y a bien une theorie qui est completement inseparable de son formalisme (ou ses formalismes) c'est bien celle ci.

[Leimury]

Puisque t'es là et que tu as déjà mangé ton gamin du matin, je vais en profiter.

 

Je suis en train de lire pas mal de choses sur les particules.

Les hadrons et autres machins bizarres composés de quarks.

L'odeur du fromage me mène entre autre sur la thermodynamique.

 

Perte de temps ou nécessaire à ton avis ?

 

Bon ciel

[christel]

mais à qui tu t'adresses Leimury ?

[Leimury]

A Akira.

Quant à son petit déjeuner, c'est juste un clin d'oeil.

[Invité akira]

Salut Leimury,

 

Il etait bon ce matin

 

Pas du tout. La phrase de dire que la vulgarisation ne sert a rien n'est pas de moi mais de Jeff (je crois ...). Je ne partage pas du tout cette idee. J'ai lu plein de bouquins de vulgarisation et j'adore ca. Je voulais juste dire que la mecaQ est une theorie ou les maths sont encore bien plus consubstancielles de la theorie que dans les autres. Et en ce sens, la mecaQ sans les maths, cela reste de la vulgarisation. Ce qui pour moi n'a absolument rien de pejoratif.

[Jeff Hawke]

De mon point de vue, la meca Q sans les maths, c'est forcement de la vulgarisation ...

 

Je te propose une analogie. Les mathématiques sont un sens qui nous permet d'accéder à la réalité quantique. En ce sens, oui, tu as raison, la MQ est inséparable de son formalisme.

 

Un sens, au même titre que la vue est un sens qui nous permet de voir les étoiles.

 

Mais de même qu'il est possible de décrire, avec une très grande précision au besoin, ce que l'on voit à un aveugle, on peut considérer qu'il est possible de décrire la réalité quantique sans le formalisme mathématique qui a permis de l'observer, à quelqu'un qui ne connait pas les maths (qui est donc "aveugle", selon ce sens).

 

Et ce n'est pas nécessairement de la "vulgarisation".

[Invité akira]

Je ne suis pas vraiment d'accord. Pour filer ton analogie, on peut difficilement expliquer a un aveugle la difference entre le bleu et le rouge a part en en donnant la longueur d'onde.

 

Le probleme de la mecaQ sans les maths est encore le point souleve par Feynman et son celebre "Le plus difficile a comprendre est qu'il n'y a rien a comprendre". Sur bien des points, la mecaQ est une theorie qui fonctionne mais qui n'explique pas vraiment dans le sens ou on pourrait extrapoler du "sens commun" dans les phenomenes microscopiques.

Je ne sais pas si on peut expliquer les problemes de mesure de deux observables sans rapidement introduire les commutateurs ... On peut dire qu'on ne peut observer deux trucs avec une precision infinie mais ca s'arrete la.

[Jeff Hawke]

Pour filer ton analogie, on peut difficilement expliquer a un aveugle la difference entre le bleu et le rouge a part en en donnant la longueur d'onde.

Je ne sais pas comment les aveugles se représentent les couleurs, mais je pense que l'on peut les décrire, avec des métaphores musicales par exemple (le rouge est plus grave que le bleu)...Bon, on est toujours dans l'analogie, là.

 

Sur bien des points, la mecaQ est une theorie qui fonctionne mais qui n'explique pas vraiment dans le sens ou on pourrait extrapoler du "sens commun" dans les phenomenes microscopiques.

C'est très important ce point, et notamment ta référence au "sens commun". La MQ nous explique que la réalité ne répond pas à notre sens commun. Ce que Feynman, en pragmatique yankee, traduit par : "on ne comprend rien"...

 

 

Sinon, je ne me souviens pas avoir dit que la vulgarisation ne servait à rien.

 

(J'ai dit, dans ce fil, que le texte d'Heisenberg, dans le manuscrit de 1942, n'était pas de la vulgarisation. C'est un texte qui donne un exposé philosophique de la MQ - entre autres -)

[Leimury]

Quelquefois, il faut des équations.

 

Tu passes sur la balance et on te dit que le poids n'est pas la masse.

C'est du à l'accélération.

Ben je comprends pas, je suis arrêté !

 

Là, je trouve que l'équation simplifie le problème.

Par vue de l'esprit, va essayer de piger que tu subis une accélération verticale quant tu es assis sur une chaise.

Le cas simple de la pomme qui tombe montre que l'équation est vraie.

Là on a une image.

Par contre pour l'énergie potentielle et cette accélération arrêtée, pas évident en images.

 

C'est cérébral, on comprend mieux avec la tête qu'avec les tripes.

L'image est une porte d'entrée.

On peut pas tout faire avec.

 

Bon ciel

[Dodgson]

 

Le probleme de la mecaQ sans les maths est encore le point souleve par Feynman et son celebre "Le plus difficile a comprendre est qu'il n'y a rien a comprendre". Sur bien des points, la mecaQ est une theorie qui fonctionne mais qui n'explique pas vraiment dans le sens ou on pourrait extrapoler du "sens commun" dans les phenomenes microscopiques.

 

Pas seulement microscopiques... La non-localité a été vérifiée expérimentalement sur des distances de plus de dix kilomètres.

 

Dodgson

[Jeff Hawke]

Tu passes sur la balance et on te dit que le poids n'est pas la masse.

C'est du à l'accélération.

Ben je comprends pas, je suis arrêté !

 

Là, je trouve que l'équation simplifie le problème.

Par vue de l'esprit, va essayer de piger que tu subis une accélération verticale quant tu es assis sur une chaise.

 

Ben pourtant, Einstein (oui, il faut choisir les bons vulgarisateurs ) explique cela très bien au début de la seconde partie de son bouquin sur la Relativité (ed. Payot). Avec un ascenseur dans l'espace, pour poser le principe d'équivalence accélération, gravitation... sans le moindre morceau de bout d'équation...

[Invité akira]

Pas seulement microscopiques... La non-localité a été vérifiée expérimentalement sur des distances de plus de dix kilomètres.

 

Dodgson

 

Si tu veux ... mais le systeme reste microscopique en ce sens qu'il ne compte que deux particules elementaires. Il y a evidement des comportement purement quantiques a grande echelle (supraconductivite, superfluidite, etc ...) mais l'essentiel de la theorie est tout de meme axee sur les phenomenes d'interaction de particules plus ou moins elementaires.

 

Jeff, la relativite est une theorie bien classique. A mon gout elle est moins liee aux maths que la relat G. On peut par exemple faire plein de relat avec de la geometrie.

[Jeff Hawke]

Jeff, la relativite est une theorie bien classique. A mon gout elle est moins liee aux maths que la relat G. On peut par exemple faire plein de relat avec de la geometrie.

 

Oui, tu as raison...En fait, je répondais plus précisément à la remarque de Leimury.

[Invité shf]

Deux petits articles intéressants sur la mécanique quantique :

 

http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/introduction-a-la-physique-quantique_188/c3/221/p1/

 

http://www.alpheccar.org/fr/posts/show/20

[christel]

merci shf

j'y vais de suite...

si vous ne me revoyez pas très vite, c'est que je serais hospitalisée en HP :D

[ChiCyg]

Il y a moyen d'approcher les concepts de la physique quantique sans passer par le formalisme mathématique, et sans un niveau particulier de connaissances scientifiques. [...]

Par exemple, dans le bouquin d'Heisenberg dont il est question dans un autre fil, il donne une présentation de la physique quantique absolument sans aucun formalisme, uniquement en langue littéraire et philosophique [...]

Le peu que j'ai lu de l'autre fil n'est pas, enfin je parle pour moi, une présentation de la mécanique quantique. C'est une philosophie qui ne me parait pas très pertinente (la différence de niveau de réalité entre relativité et mécanique quantique).

 

Je suis tout à fait d'accord avec akira, si la mécanique quantique part sur des principes généraux conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement, ... elle ne s'appuie pas sur des notions facilement appréhendables : masse, force, etc ... et on perd tout moyen de suivre les calculs par une sorte d'intuition physique.

 

La notion de fonction d'onde, par exemple est complètement abstraite et son formalisme ne se justifie qu'a posteriori : parce que "ça marche".

 

Heureusement en physique atomique, on retrouve quelques notions qui parlent : "orbitales" des électrons autour du noyau, rotation vibration des molécules qui dépendent de leurs géométries, ...

 

Le risque, à mon avis, c'est de faire dire à la mécanique quantique plus que son formalisme ne dit pas.

 

Le point de départ, c'est quand même la constatation des interférences (extrêmement bien présentée par A. Aspect). On voit bien que la vision de la petite particule qui passe par ici ou qui passe par là ne marche pas et qu'il faut inventer autre chose, malheureusement on n'a pas l'image qui marche, on est alors obligé de se rabattre sur un formalisme mathématique.

[christel]

premier lien, impec, ça explique bien et certaines choses s'éclaircissent

deuxième lien, je me le garde pour plus tard car il m'a l'air plus complexe et il me faut le neurone plus frais

[ChiCyg]

Tiens il y a une (grosse) faute dans le premier lien donné par shf dans le chapitre de la constante de Planck http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/introduction-a-la-physique-quantique_188/c3/221/p3/

[...] il découvrit la valeur d'une constante qui portera son nom et qui exprime le seuil d'énergie minimum que l'on puisse mesurer sur une particule.

 

Voyons maintenant la valeur de cette constante : h = 6,63 . 10 -34 joules.seconde.

C'est tout simplement faux ! h n'est pas un seuil d'énergie minimum. Facile à voir : un photon d'une fréquence d'1/2 Hz, il n'a pas une énergie de h/2 ? et un photon d'1/10 Hz ?

[christel]

déjà que...

alors si...

y a plus qu'à...

 

[Invité Scopy]

Non, ce n'est pas une question de niveau, mais plutôt de méthode. Il y a moyen d'approcher les concepts de la physique quantique sans passer par le formalisme mathématique, et sans un niveau particulier de connaissances scientifiques.

Je ne suis pas tout à fait d'accord !

Ce n'est peut-être pas une question "d'intelligence" ou de "niveau" mais quelqu'un qui déchiffre le langage mathématique et qui a un sens logique comprendra mieux le concept de la physique quantique que quelqu'un pour qui les maths sont un charabia hermétique... à mon humble avis ...

[astrotophe]

Intéressant ces 2 articles.

[Dodgson]

Si tu veux ... mais le systeme reste microscopique en ce sens qu'il ne compte que deux particules elementaires.

 

Je ne pense pas. Le système est composé de deux particules élémentaires + le dispositif de mesure. Dans le cas de l'expérience d'Aspect (c'est plus compliqué pour celles de Gisin etc... : interféromètre de Franson, c'est-à-dire couplage de deux Mach-Zehnder), les instruments de mesure sont des polariseurs à deux voies de sortie, + des photomultiplicateurs. On vérifie que les inégalités de Bell sont violées sur les réponses/résultats des photomultiplicateurs, qui sont des évènements parfaitement macroscopiques, que l'on pourrait matérialiser par des sons (des "clics"), ou des caractères imprimés sur un support quelconque, etc... Les particules originelles sont bien microscopiques, mais le phénomène est tout-à-fait macroscopique.

 

Dodgson

[Snark]

Tiens il y a une (grosse) faute dans le premier lien donné par shf dans le chapitre de la constante de Planck http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/introduction-a-la-physique-quantique_188/c3/221/p3/

C'est tout simplement faux ! h n'est pas un seuil d'énergie minimum. Facile à voir : un photon d'une fréquence d'1/2 Hz, il n'a pas une énergie de h/2 ? et un photon d'1/10 Hz ?

 

Je pense que c'est correct, h représente bien la plus petite quantité d'énergie du photon, mais nous l'utilisons avec le Hertz, autrement dit le nombre d'oscillations par seconde, mais il est possible d'avoir une seule oscillation en deux secondes (0,5 Hz) etc etc.

La quantité est "étalée" dans le temps sans pouvoir être inférieure, c'est du moins ce que je crois comprendre.

[Invité Scopy]

... et je crois que les posts de Dodgson et Snark qui suivent mon message #86 prouvent que ce que j'ai écrit n'est pas faux !!

 

Mieux vaut avoir plutôt un sens mathématique que littéraire pour comprendre quelque chose en mécanique quantique !!