La nature de la réalité …

… ou comment des travaux de physiciens des liquides français vont peut-être changer notre vision du monde microscopique

La mécanique quantique est le domaine de la physique à la fois le plus mystérieux et le plus popularisé auprès du grand public. Lorsqu’elle a été inventée dans les années 20, ses propriétés mathématiques parraissaient si étranges que de nombreux débats philosophiques ont eu lieu pour comprendre l’implication de cette physique sur la notion de réalité même.


(source image)

Ce qu’il y a d’étonnant dans la mécanique quantique est qu’elle donne une vision fondamentalement incertaine du monde. Les particules quantiques se comportent tantôt comme une onde, tantôt comme une particule, une observation ne donne pas un résultat déterminé, mais probabiliste.

A cela s’ajoutent des effets bizarres comme le principe d’incertitude d’Heisenberg, spécifiant qu’un observateur peut modifier la nature de l’expérience physique simplement en la regardant, ou encore le paradoxe du chat de Schrodinger … Vous avez probablement entendu parler de ces interprétations qui, quoique bien définies mathématiquement, donnent un parfum très ésotérique à la physique quantique et la rendent quelque peu inaccessible au commun des mortels. Faut-il inventer une nouvelle philosophie, une nouvelle vision du monde et de la réalité pour comprendre notre univers ?(ou notre multivers ?)

D’un point de vue purement scientifique, une école de pensée, dite de Copenhague, a fini par s’imposer. C’est en réalité une certaine école du renoncement : fi de ces histoires de dualité onde-particule, il est inutile de se poser des questions sans fin. La formule symbole de cette interprétation est le fameux “shut-up and calculate” de Feynmann, i.e. “ne te pose pas de questions et calcule”. L’idée est que le monde quantique reste incommensurable, incompréhensible pour nos cerveaux primitifs d’homo sapiens, le monde est tout simplement différent à petite échelle, et la seule beauté mathématique de l’équation de Schrodinger peut nous permettre de comprendre ce qui s’y passe.


Einstein (parmi d’autres) n’accepta jamais cette interpétation. Il propose avec Podolsky et Rosen un argument en 1935, appelé “paradoxe EPR”, visant à réfuter l’interprétation de Copenhague, théorie dite “non-locale”. L’illustration la plus connue de cette non-localité est ce qu’on appelle l’intrication quantique : des particules quantiques semblent pouvoir interagir à très grande distance, comme si la réalité physique d’une particule défiait l’espace en s’étendant en plusieurs endroits simultanément. Einstein pensait que c’était impossible et que des théories locales à “variables cachées” pouvaient tout expliquer.

Dans les années 60, John Bell propose une formulation mathématique de ce paradoxe EPR, les “inégalités de Bell”, ouvrant la voie à des tests expérimentaux du paradoxe, réalisés in fine pour la première fois par Alain Aspect, qui montre effectivement que la mécanique quantique les viole(10 000 fois plus vite que la lumière) . L’école de Copenhague triomphe : cette violation prouve qu’il n’y a pas de théorie locales à variables cachées pouvant rendre compte de la mécanique quantique, et donc qu’il est inutile de tenter de dépasser la froideur mathématique de l’équation de Schrodinger, seule façon de décrire le monde à petite échelle. L’interprétation s’impose définitivement, est enseignée dans les universités, le débat semble clos (en tous cas pour les non-experts un peu éclairés dans mon genre).

Mais le diable est dans les détails : la violation des inégalités de Bell montre que la mécanique quantique est une théorie “non-locale”, comme le veut l’interprétation de Copenhague, mais elle ne montre pas pour autant que l’interprétation de Copenhague est valide (en particulier son aspect purement probabiliste). Or certains physiciens, et pas des moindre, ont continué à travailler sur des théories qui, contrairement à l’interprétation de Copenhague, ont le bon goût d’être déterministes et non probabilistes : De Broglie et Bohm ont ainsi développé une théorie dite de l’onde porteuse ou onde guide. On peut résumer en quelques mots cette théorie de la réalité : un système quantique n’est ni une particule, ni une onde mais la conjugaison d’une particule littéralement “portée” par une onde, un peu comme un surfeur sur une vague. Lorsque l’on explore alors les propriétés de la matière, on est tantôt en interaction avec une particule, tantôt en interaction avec l’onde, d’où la fameuse dualité observée en mécanique quantique. Cette théorie a également le bon goût d’être non-locale : l’onde porteuse s’étend à tout l’univers, et donc on peut interagir avec la particule “à distance” via une action sur sa propre onde porteuse. Elle n’est donc pas nécessairement en contradiction avec les expériences de violation des inégalités de Bell dont on parle ci-dessus. Le plus gros problème, qui hérisse le poil de nombreux physiciens, est cette non-localité, et cette théorie ne s’est pas imposée, trop ésotérique. Ironie de l’histoire, l’un des grands défenseurs de cette théorie n’est autre que John Bell lui-même, l’homme qui par ses travaux a indirectement tué le paradoxe EPR.

Instabilité de Faraday (tiré de Bush JW, PNAS, 2010)

Transportons-nous maintenant au début des années 2000. Changeons de domaine : place à la physique de la matière dite “molle”, place à cet élément étrange et commun … l’eau.

(pour les non-anglophones, une version sous-titrée de cette vidéo est disponible sur dot sub )

Grâce aux progrès dans l’acquisition des images, on peut filmer en temps réel ce qui se passe lorsqu’une goutte d’eau tombe sur une surface libre. On observe alors un phénomène tout à fait fascinant dû à la tension de surface (la même propriété physique à l’origine des effets de capilarité) : lorsqu’une goutte tombe sur une surface d’eau, elle va pouvoir “rebondir” plusieurs fois sur celle-ci. Au moment des rebonds, elle va en plus créer une petite onde autour d’elle. Au bout du compte, l’énergie se dissipe, la goutte se stabilise à la surface avant de fusionner avec celle-ci. Dans cette petite expérience très simple, notez qu’on a deux ingrédients intéressants : une “particule” (la goutte), et une onde (créée par la goutte qui tombe), l’onde étant bien sûr en interaction avec la particule via les lois de la mécanique des fluides. On n’est pas très loin de l’image de Bohm-De Broglie, le seul “problème” étant la dissipation d’énergie qui entraîne la stabilisation de la goutte et sa fusion avec la surface.

La solution paraît rétrospectivement simple : et si on injectait de l’énergie dans le système ?

C’est l’idée qu’ont eu Yves Couder (de l’université Paris VII) et son équipe : en faisant “vibrer” la surface d’eau – ou plutôt l’ huile de silicone pour des raisons pratiques, on peut arriver à entretenir le rebond de la goutte, qui sautille ad vitam aeternam, générant une onde dans sur la surface de l’eau. Mieux, en ajustant un peu les paramètres, on peut arriver à ce que l’onde soit déphasée par rapport au rebond de la goutte, ce qui a pour conséquence de transformer la goutte rebondissante en goutte voyageuse, “marcheur” allant bien droit. L’onde générée par le rebond est ainsi transformée en “onde porteuse”, un peu comme dans la théorie de Bohm-De Broglie ! Encore mieux : si on commence à mettre plusieurs gouttes ensemble, non seulement celles-ci bougent, mais elle vont pouvoir interagir via l’onde se propageant à la surface de l’eau. Une vidéo vaut mieux qu’un long discours :

(vidéo en Supplément de Dynamical phenomena:  Walking and orbiting droplets, Y. Couder, S. Protière, E. Fort & A. Boudaoud, Nature 437, 208(8 September 2005); on notera la différence de moyens entre les télés américaines et les labos français )

Les choses vraiment amusantes et dérangeantes peuvent alors commencer : étant donné ce système dual onde-particule, déterministe et macroscopique, sa physique ressemble-t-elle à la physique quantique ?

A ce jour, Couder et son équipe ont essayé plusieurs expériences, et de façon assez fascinante ont réussi à reproduire plusieurs effets quantiques. Toutes ces expériences reposent sur l’interaction du système goutte/onde avec l’équivalent macroscopique d’un mur, en l’occurrence ici une zone où on empêche la goutte de se propager par rebond (en modifiant la profondeur locale du bassin). Les effets suivants ont été observés :

  • Couder et Fort enfin ont reproduit avec leur système les figures de diffraction de la très fameuse expérience de fentes d’Young expliquée ci-dessous

    Feynman a dit un jour que cette expérience est un “phénomène impossible, absolument impossible à expliquer de façon classique et qui est au fondement même de la mécanique quantique”. On peut donc affirmer aujourd’hui que Feynman avait tort sur le premier point. L’expérience de Couder explique le paradoxe quantique suivant : on peut envoyer une seule goutte qui passe par une seule fente tout en ayant des interférences sur l’écran.

    Goutte dans une fente
    Comment ? L’idée est que l’onde porteuse qui guide la goutte rebondissante par une fente va interférer avec son homologue passant par l’autre fente , du coup, elle va guider et localiser in fine la goutte sur une seule bande d’interférence constructive de l’onde. Ce qui est très impressionant est que cette expérience de Couder et Fort reproduit exactement de façon tout à fait classique l’expérience montrée par Dr Quantum ci-dessus : on envoie une à une des gouttes (comme Dr Quantum envoie des électrons) et la statistique des trajectories individuelles des gouttes sur le long terme reproduit la figure de diffraction des ondes ! L’aspect probabiliste sur les trajectoires dans ce système classique vient quant à lui vraisemblablement d’une dynamique chaotique au moment où la goutte passe par la fente. Inutile d’invoquer un changement de nature de la goutte qui se dédouble en multivers quand elle passe les fentes !

  • Interférences dans les statistiques de position de la goutte dans l'expérience de Fort-Couder

    Interférences dans l'expérience quantique des fentes d'Young

  • une goutte peut “traverser” un mur par l’équivalent macroscopique d’un effet tunnel - cet effet de mécanique quantique qui fait qu’une particule peut jouer les passe-murailles
  • last but not least, modulo une jolie analogie entre champ magnétique et vecteur rotation, une quantification est observable dans ce système : des “marcheurs” placés dans une bassine tournante sur elle-même ne peuvent aller n’importe où et se localisent précisément à certaines distances du centre, tout comme les niveaux d’énergie d’une particule quantique sont eux-mêmes discrets
  • Quantification des localisations de la goutte (panneau de droite)

La plupart des effets “quantiques” reposent donc sur une interaction très forte entre la goutte et l’onde qui la guide. Comme l’explique Yves Couder lui-même :

Ce système où une particule est guidée par une onde se distingue des modèles théoriques d’ondes pilotes par le fait que tous les points récemment visités par le marcheur restent des sources d’ondes. La structure du champ d’onde forme donc une “mémoire” du chemin antérieur parcouru par la goutte.

Cette notion de mémoire de chemin est l’effet crucial, non local, nouveau par rapport à la théorie de De Broglie-Bohm, qui explique tous les comportements quantiques. Du coup, on peut se demander si ces expériences ne constituent pas les prémisses d’une révolution conceptuelle dans la mécanique quantique, car loin de simplement reproduire les résultats bien connus du monde quantique, elles suggèrent des nouvelles pistes de réflexions, des concepts, voire des expériences permettant de mieux appréhender l’infiniment petit.

Peut-être que le monde quantique sera in fine différent de cette image simple, mais les leçons épistémologique de cette série d’expériences n’en sont pas moins vertigineuses. D’abord, elles rappellent l’importance cruciale de la réalité expérimentale, trop souvent oubliée par les théoriciens. La nature sera toujours plus intelligente que nous. Ensuite, elles mettent en exergue le danger potentiel de se focaliser trop sur le formalisme, certes puissant, certes efficace, mais qui peut amener à occulter en partie la réalité même. Extrapolons : imaginons que ces expériences aient quoi que ce soit à voir avec le monde quantique, on peut alors dire adieu au principe d’incertitude d’Heisenberg par exemple. Que penser alors de nombreuses “philosophies” développées autour de ce principe ? Enfin, il est fascinant de voir que cette physique des gouttes rebondissantes est un phénomène complexe, multi-échelle, avec mémoire, un phénomène typiquement émergent en somme. Se pourrait-il que la physique quantique, théorie phare du XXième siècle, échoue en définitive à donner une vision simple de la réalité par excès de réductionnisme ?

Post-Scriptum :
tout cela pose également des questions sur l’enseignement de la physique. J’avais déjà déploré dans un billet précédent l’accent mis sur la physique quantique au détriment de la physique classique des systèmes complexes, cette série d’expériences montre bien l’absurdité de la chose. (et oui, moi je veux la peau de Sheldon Cooper)

Bêtisier : en rédigeant ce billet, je suis tombé sur un communiqué du CNRS de 2005 parlant de ces expériences. Pour le CNRS, donc

Ce genre d’étude est relié aux applications industrielles qui font intervenir des gouttes, par exemple les imprimantes à jet d’encre.

On parle ici de révolution scientifique potentielle, de changement profond de notre connaissance du monde, et le CNRS parle imprimante à jet d’encre. C’est digne du petit jeu auquel on jouait dans ce billet et en commentaires.

Références

  • Couder Y, Protière S, Fort E, Boudaoud A (2005) Dynamical phenomena: Walking and orbiting droplets. Nature 437:208.
  • Couder Y, Fort E (2006) Single-particle diffraction and interference at a macroscopic scale. Phys Rev Lett 97:154101-1–154101-4.
  • Eddi A, Fort E, Moisy F, Couder Y (2009) Unpredictable tunneling of a classical wave-particle association. Phys Rev Lett 102:240401-1–240401-4.
  • Bush JW (2010) Quantum mechanics writ large Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010 107 (41) 17455-17456

29 Responses to “La nature de la réalité …”

  1. pablo Says:

    Je suis un peu déconnecté de la physique depuis quelques années et je ne connaissais pas ces expériences.
    1000 merci donc.
    Parce que “quantum mechanics sucks” (intraduisible)

    Cela dit, j’aimerais bien retrouver une BD que j’ai lue il y a 25 ans de cela sur l’histoire de l’atome (et qui a beaucoup orienté ma carrière). Non seulement elle m’avait permis de comprendre tout le programme du lycée à la première année de fac, mais je me souviens clairement de la dernière page montrant une particule surfant sur une vague…

  2. Cartésien Says:

    J’ai une nouvelle théorie pour la formation des particules, mais il reste difficile de prévoir précisément le déplacement d’une particule.

  3. ScienceEtonnante Says:

    Tiens ça me rappelle un autre cas où la physique des fluides éclaire la physique théorique : les travaux de G. Volovik (et d’autres) qui utilisent l’Helium superfluide comme système analogue pour tester des concepts de relativité générale (comme les trous noirs).

    On peut même pousser l’analogie et tester carrément (au moins par la pensée) des concepts de gravité quantique comme l’évaporation des trous noirs.

    http://arxiv.org/abs/gr-qc/0005091

    Apparemment il en a même fait un bouquin maintenant “The Universe In A Helium Droplet”

    http://ltl.tkk.fi/wiki/images/b/bf/Volovik-book.pdf

  4. Roud Says:

    @ pablo : ne serait-ce pas justement la théorie de l’ onde porteuse de De Broglie/Bohm ? Ou alors une vue d’ artiste de la mécanique quantique, qui rejoindrait la réalité. En tous cas, ce que j’ aime aussi beaucoup dans ces expériences est qu’ elles permettent de visualiser aussi beaucoup mieux ce qui se passe (potentiellement).

    @ Cartésien : comme je le dis plus haut, une des leçons de cette histoire est qu’ il faut faire plus confiance aux expériences qu’ à la théorie, dans ce cas-là en tous cas ! L’ une de mes citations préférées est de Rob Philips :
    ” Le rôle des théoriciens en biologie est d’ avoir tort”
    La théorie est une jolie machine à réfutabilité.

    @ ScienceEtonnante

    dans le même genre, il y a aussi Unruh

    http://www.sciencenews.org/view/feature/id/66929/title/Black_Holes_in_the_Bathtub

  5. Xochipilli Says:

    C’est marrant j’avais entendu Couder raconter cette expérience dans une conf de l’ENS datant de 2007 mais à l’époque il signalait l’analogie avec la dualité onde-particule de la MécaQ comme un simple clin d’oeil et soulignait surtout toutes ses limites. Ce serait drôle si ces drôles d’expériences (qu’il a réalisé un peu par le hasard d’une fausse manip au départ) pouvaient effectivement faire avancer notre compréhension de ces phénomènes.

  6. Cartésien Says:

    @ Roud : Je suis d’accord si on considère les cas où on peut faire appel à l’expérience, comme il est noté dans « Conjectures et réfutations » de Karl R. Popper, mais pour tester les théories il faut aussi qu’elles existent et cela les rend nécessaires (et c’est comme cela qu’on progresse en bonne partie), et même parfois elles sont en partie justes (sinon il n’y aurait pas d’intérêt à réfléchir).

  7. dvanw Says:

    Tout à fait fascinant…

    Ce serait quand même un peu triste que toute cette affaire de quanta se réduise à une solution parfaitement déterministe et classique, mais le bon côté de la chose serait que Bernard d’Espagnat, Jean Staune et consorts devraient se reconvertir !

  8. quentin Says:

    Je me demande jusqu’où tient l’analogie et quels sont les limites de cette comparaison (limites auxquels Couder fait référence dans le résumé du séminaire en lien dans l’article : “Les limites dans lesquelles ces résultats peuvent être comparés à ceux habituellement observés à l’échelle quantique seront discutées.” )

    En particulier, peut-on aller jusqu’à faire un EPR avec des gouttes d’eau ? Retrouve-t-on la contextualité de la mesure ? ( http://scienceblogs.com/pontiff/2008/01/contextuality_of_quantum_theor.php )

    J’ai de gros doutes sur le fait que ça puisse résoudre tous les pb épistémologiques liés à la physique quantique, qui me paraissent bien plus profonds qu’un simple pb de modèle physique…

  9. Roud Says:

    @ Cartésien : certes, c’ est important que les théories existent. Mais ce qui me frappe dans cette histoire est qu’ on a probablement un peu abandonné des explications potentiellement déterministes comme la théorie marchait très bien. Je suis un grand défenseur de la théorie quand elle est réfutable ;) , ici l’ interprétation de Copenhague et son “shut-up and calculate” semble en fait trop définitive comme “manque” d’ explication du monde, par essence irréfutable (c’ est ça que veut dire “shut-up”)

    @dvanw : justement, je trouve très intéressant que les résultats de la mécanique quantique aient donné lieu à la naissance de philosophies entières, alors que potentiellement elle peut être déterministe (mais non-locale). Cela dit, déterministe ne veut pas dire pour autant totalement prédictible, puisque l’ aspect probabiliste vient d’ effets chaotiques !

    @quentin : tout ce débat est très intéressant. Evidemment il y a des limites, mais on voit que l’ expérience de la fente d’ Young peut avoir une interprétation classique, rien que ça devrait nous interpeler. Après, c’ est un nouveau système, une novuelle science face à la mécanique quantique qui a 80 ans. Peut-être qu’ il faudra 80 ans pour savoir si c’ est la bonne piste, mais il me semble qu’ une attitude scientifique ouverte consiste à examiner sérieusement cette nouvelle mécanique. Et la théorie arrive; si on montre que l’équation des marcheurs est la même que l’équation de Schrodinger, on va pouvoir se poser pas mal de questions.
    Ce qu’ il y a aussi de fascinant, pour avoir discuté avec des matheux appliqués passés par la physique, est de se rendre compte rétrospectivement du vaudou de la mécanique quantique. C’ est vrai que ces histoires d’intrication, de probabilités égales à la norme de la fonction d’ ondes, etc… ça marche très bien, mais c’est complètement obscur, même si on l’ accepte comme théorie phénoménologique. Bref, une question fondamentale reste le pourquoi ? Je trouve assez sain de se poser des questions sur le fait qu’ il y ait des théories moins phénoménologiques et plus réalistes qui peuvent rendre compte de la même réalité. C’ est un débat qui a manifestement toujours lieu (et je me pose pas mal de questions maintenant sur l’onde porteuse, décrit-elle toute la mécanique quantique ? si oui, pourquoi n’ est-elle pas plus considérée ?). En fait ,ça me rappelle exactement la théorie … en biologie. Il y a exactement les mêmes questions sur le niveau de détail à apporter, sur qu’ est-ce que le bon modèle, sur l’ intérêt ou non de la phénoménologie…

    Sur la contextualité, cela (me) semble être une conséquence de l’ intrication et de la réduction du paquet d’ ondes. Sur la réduction du paquet d’ ondes, Bush donne une explication assez claire du fait que nos mesures pourraient potentiellement violemment perturber l’onde porteuse du système, si bien qu’ on créerait artificiellement cet effet de réduction de probabilité. Bref, c’ est potentiellement un problème technique, c’ est intéressant de relire les expériences de résurrection du chat de Schrodinger avec ça en tête :

    http://tomroud.owni.fr/2008/08/09/leve-toi-et-miaule/
    Sur l’intrication, c’ est pour l’ instant ce qui manque vraiment dans ce système. PEut-être que Couder & co sont déjà sur le coup, je n’ en sais rien ;)

  10. quentin Says:

    Sans vouloir faire le rabat-joie (il est vrai que ces expériences sont tout à fait fascinantes)…

    Effectivement, ce qui manque à ces expériences, c’est l’intrication, ou de manière plus général, la mesure. Or c’est le coeur du problème épistémologique. Du coup j’ai la vague impression qu’il pourrait ne s’agir ici que de reproduction de phénomènes ondulatoires sans rien de particulièrement “quantique”… (avec simplement une petite nouveauté : une “particule” qui suit l’onde). J’ai d’ailleurs l’impression que le résumé de Couder va dans ce sens. Il ne parle pas de reformulation de la physique quantique, seulement d’une analogie et même de limites de cette analogie…

    Par exemple le phénomène d’interférences par diffraction dans les fentes de Young n’a rien de spécifique à la physique quantique, il s’agit simplement d’un effet ondulatoire (de même la quantification, dont on peut rendre compte par un effet de contraintes sur les longueur d’ondes possibles). Ce qui est spécifique à la physique quantique, par contre, c’est que si on place un détecteur sur l’une des fentes, la figure d’interférence disparait. (Je me demande d’ailleurs si ce n’est pas à cette bizarrerie que Feynman faisait référence quand il parlait d’impossibilité d’une explication classique ?)

    En tout état de cause, je serais curieux de savoir si on peut imaginer l’équivalent d’un détecteur dans ces expériences (déphasage de l’onde au niveau d’une fente ?), voire un équivalent de la décohérence… Cette explication réaliste peut-elle rendre compte du fait que différents observateurs peuvent modéliser le même système différemment au même moment (l’un dans un état unique parce qu’il l’a mesuré, l’autre dans une superposition parce qu’il n’a pas encore l’information) ? Ou bien les ondes suivent-elles une logique “multi-monde” tandis que les particules n’existent que dans un “monde”, et la mesure reviendrait à ignorer les autres mondes ? Ensuite, je suis assez surpris que l’onde puisse être indifférente à la position réelle de la goutte d’eau, comme c’est le cas a priori en physique quantique où l’on parle de superposition. Mais la dessus je veux bien croire que je me trompe…

    Mais l’argument que je trouve le plus faible est celui qui consiste à dire que la physique quantique serait anormale (parce qu’elle s’accorde difficilement au réalisme) et que forcément, un jour, on trouvera une version réaliste, que c’est la seule voie satisfaisante. C’est un peu une “Mind projection fallacy” http://en.wikipedia.org/wiki/Mind_projection_fallacy c’est à dire qu’on veut croire que les fondements du monde sont peu ou prou équivalent à ce qu’on observe à notre échelle, dans le monde humain, où il est facile d’identifier des objets qui interagissent de manière prévisible selon des lois simples. En gros, si on pouvait revenir à une géométrie euclidienne, ce serait le top !

    Au contraire je trouve ça plutôt normal qu’en questionnant les fondements du monde, on en arrive à être confronté à des questions tel que : qu’est-ce que la mesure, qu’est-ce qu’observer et modéliser le réel ? Et que la réponse de base (c’est une machine dont les mécanismes sont accessibles) ne convienne pas. Il faut bien voir que cette réponse de base, toute cartésienne, nous mène tout droit au dualisme…

  11. Roud Says:

    Effectivement, ce qui manque à ces expériences, c’est l’intrication, ou de manière plus général, la mesure. Or c’est le coeur du problème épistémologique.

    Oui, et ce qui est aussi très intéressant est l’interprétation du problème de la mesure fait par Bush :

    Another peculiar feature of the single-electron double-slit experiment is that if one observes which slit the electron passes through, the interference pattern vanishes (16). Of course, owing to the enormous difference in scale between the droplets and the photons that allow us to see them, there is no such measurement problem in the experiments of Couder and Fort (11): one can readily observe the fate of both droplet and wave. Nevertheless, it is not difficult to imagine a measurement technique so heavy-handed that it would disturb the free surface sufficiently to destroy the interference pattern (for example, if the drops could only be seen by their effect on a stream of droplets impinging on the two slits).

    Bref, le problème de la mesure est peut-être un pur problème expérimental. Comme je le disais plus haut, on voit bien avec les expériences de réintrication du chat de Schrodinger que la réduction du paquet d’ondes est quelque chose de très suspect en fait (et qu’on ne comprend pas non plus).

    Sur la “mind projection fallacy”, je trouve que c’est assez injuste comme reproche (rappelons quand même que la théorie de l’onde porteuse a été défendue par Bohm, De Broglie, Bell, ce ne sont pas des tanches !). Si une telle théorie de l’onde porteuse marche, si on retrouve l’équation de Schrodinger pour ce système de gouttes rebondissantes, je crois qu’on y aura beaucoup gagné; même si au bout du compte cette idée ne marche pas, d’un pur point de vue purement pédagogique on aura progressé en montrant que même des expériences type fentes d’Young peuvent avoir des explications classiques, et donc qu’on n’est pas arrivé à la fin de l’histoire dans le domaine. Je ne trouve pas le “shut-up and calculate” particulièrement glorieux comme explication du monde.

    Bush pose une question simple dans ces talks : imagine que ces expériences aient été faites dans les annés 20. Ne crois-tu pas que notre vision de la mécanique quantique aurait été complètement changée ?

  12. quentin Says:

    On est d’accord sur le “shut-up and calculate” mais ce n’est pas la seule alternative. On n’est pas soit bohmien soit agnostique…

  13. quentin Says:

    > Bref, le problème de la mesure est peut-être un pur problème expérimental.

    Justement, et peut-être est-on aux limites de ce qu’on peut théoriser (on théorise notre accès expérimental à la réalité plus que la réalité elle même, parce que la réalité n’est en soi accessible que par l’intermédiaire de l’expérience, et donc on ne peut évacuer totalement l’expérience de la théorie). D’où les interprétations phénoménologiques de la physique quantique…

  14. Tom Roud Says:

    D’où les interprétations phénoménologiques de la physique quantique…

    Oui, mais regarde l’impact de ces interprétations phénoménologiques à la Copnhague, sur les étudiants, sur le grand public (cf la vidéo de Dr Quantum plus haut). Les gens ont construit des philosophies voire des métaphysiques entières là-dessus, sur la base de la “science”, tandis que la science elle-même a pour ainsi dire abandonné ce terrain – peut-être par manque d’idées ou d’expérience, mais sans non plus faire très attention à la façon dont tout est interprêté par les non-scientifiques. Je pense que c’est assez sain d’essayer de questionner cela, et ce système offre des arguments à mon avis assez convaincants. En tous cas, moi qui enseigne un cours de mécanique classique, il est clair que dans ma première conf l’an prochain, quand je vais expliquer pourquoi la mécanique classique et les systèmes complexes c’est important, je sortirai un film de gouttes rebondissantes !

  15. quentin Says:

    Certes, après visionnage de la vidéo Dr Quantum, je comprends un peu le souci (on fait disparaitre la figure d’interférence… par un simple regard !!! :-D )… Enfin bon, le débat reste ouvert.

  16. Pli Says:

    quentin Says
    “Mais l’argument que je trouve le plus faible est celui qui consiste à dire que la physique quantique serait anormale (parce qu’elle s’accorde difficilement au réalisme) et que forcément, un jour, on trouvera une version réaliste, que c’est la seule voie satisfaisante.”

    Ce qui, je pense, est intéressant dans ces travaux, c’est leur dimension non pas simplement réaliste, mais “rasoir d’Occam” : en considérant la mécanique quantique sous cet angle, on est comme en train d’entrevoir le système copernicien derrière le système ptoléméen.

  17. Tom Roud Says:

    on est comme en train d’entrevoir le système copernicien derrière le système ptoléméen.

    Voilà, ça me fait un peu le même effet aussi (si tout ça se confirme bien sûr).

  18. Xochipilli Says:

    Voilà, j’ai retrouvé la conf de Yves Couder à l’ens en 2007 à cette adresse avec tous les graphiques et les explications sur les procédures expérimentales dans la deuxième moitié de l’exposé.
    Couder est effectivement très prudent sur les analogies. Il qualifie son expérience de “toy model”, un outil pédagogique pour mieux comprendre les phénomènes de mécanique quantique. Dans la liste des différences avec la théorie quantique, il cite notamment deux points intéressants:
    - d’une part le fait que les ondes se propagent dans un milieu matériel, ce qui serait l’équivalent d’un “éther” pour les phénomènes quantiques (est-ce pour cette raison qu’on a tant de mal à réconcilier mécaQ et relativité?)
    - d’autre part le système fait intervenir une sorte de dimension supplémentaire par rapport au déplacement horizontale de la particule qui a lieu en 2D. La vibration de l’onde se produit dans la troisième dimension (verticale).

    Si l’on voulait pousser aller plus loin dans l’analogie, on pourrait donc imaginer qu’il existerait bel et bien une sorte d’éther dans une quatrième dimension, dans lequel les mouvements de la particule créerait une onde, onde qui elle-même rétro-interagit avec la particule. Revoilà la fameuse onde-guide de De Broglie, mais localisée dans une étrange quatrième dimension…

  19. quentin Says:

    Je reste sceptique : a priori, c’est simplement un chouette moyen de visualiser l’interprétation de Bohm…

    Ok pour le rasoir d’Occam, à condition que la présence d’une onde porteuse + une particule découlent d’un principe unique. Sinon les interprétations phénoménologiques (type interprétation relationnelle par exemple) sont plus économes. A plus forte raison si on doit faire intervenir un ether et une dimension supplémentaire…

  20. Tom Roud Says:

    C’est sûr, c’est pas comme si toutes les théories allant au-delà de la mécanique quantique ne faisaient pas intervenir de dimensions supplémentaires, ou qu’il n’y ait pas de trucs un peu bizarres remplissant l’espace (genre fluctuations du vide ou matière noire) !

  21. quentin Says:

    C’est pas comme si on avait inventé la matière noire parce que l’astrophysique n’était pas assez “intuitive”…

  22. Tom Roud Says:

    Einstein a inventé la constante cosmologique parce que ça ne correspondait pas à son intuition ;)

  23. quentin Says:

    L’ether est un autre exemple d’ajout “intuitif” qui s’est avéré inutile.
    L’avenir nous dira si ça donne des choses intéressantes ou non…

  24. Tom Roud Says:

    Oh, difficile de résister à ça :

    http://www.physorg.com/news/2011-06-quantum-physics-photons-two-slit-interferometer.html

    “In our experiment, a new single-photon source developed at the National Institute for Standards and Technology in Colorado was used to send photons one by one into an interferometer constructed at Toronto. We then used a quartz calcite, which has an effect on light that depends on the direction the light is propagating, to measure the direction as a function of position. Our measured trajectories are consistent, as Wiseman had predicted, with the realistic but unconventional interpretation of quantum mechanics of such influential thinkers as David Bohm and Louis de Broglie,” said Steinberg.

    C’est dans le Science du jour !

    http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/quantum-mechanics-gets-weirdly-l.html

  25. quentin Says:

    Raaah ça m’énerve…

    Encore une fois j’ai l’impression qu’on nous vend un truc incroyable alors qu’au final, c’est une expérience qui ne remet pas du tout en cause la théorie, au contraire (“The experiment doesn’t violate quantum mechanics, Steinberg says; each individual photon still goes through both slits”), et donc ne privilégie pas spécifiquement une interprétation (puisqu’à ma connaissance, toutes les interprétations sont compatibles avec les prédictions).

    Simplement la formulation “dualité onde/particule” qu’on emploie très souvent dans l’enseignement est malheureuse. Elle semble indiquer que c’est soit l’un soit l’autre alors que tous les niveaux intermédiaires existent. C’est toujours une fonction d’onde qui sert à représenter les particules, simplement on peut la mesurer de manière plus ou moins localisé (ce qui fait plus ou moins penser à une particule). Ici il s’agit apparemment de faire des mesures qui sont un peu à cheval sur les 2, des “weak measurement” (on mesure faiblement l’onde pour éviter qu’elle devienne trop une “particule”)…

  26. Les particules surfent sur la vague » OwniSciences, Société, découvertes et culture scientifique Says:

    [...] initialement publié sur Matières Vivantes sous le nom “La nature de la [...]

  27. La gravité, une force émergente d’origine entropique ? « Science étonnante Says:

    [...] la manière dont la physique théorique peut être éclairée par la physique macroscopique, voyez ce billet de Tom Roud sur mécanique quantique et [...]

  28. Juliette Says:

    vrément c’est très interessant merçi pour votre éffort .

  29. Matières Vivantes » Blog Archive » Athéhiggsme Says:

    [...] des modèles physiques de croissance des organes, ou voir par ailleurs le dévelopement d’un équivalent hydrodynamique de la mécanique quantique. Le problème majeur si le Higgs n’est pas trouvé, en période de crise, c’est que les [...]


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