Voici une manière simple de se représenter la mécanique quantique.
Mises à jour de la fable d'Alice
Voici le texte avec ses corrections (en vert)
Je vous propose ici, une manière simple pour mieux comprendre la mécanique quantique !
N'oubliez pas que le monde dans lequel nous vivons est bel et bien réel, seule notre perception nous donne l'impression de son illusion et pour preuve et bien nous sommes en interaction constante avec ce dernier, et cette interaction peut nous menacer à tout instant !
Et ceci, malgré que la matière n'existe pas réellement comme substance tangible, cette perception de dureté découle en fait d'une illusion ( apparente, car relié à la perception sensible ) tout comme la perception des couleurs.
Pour expliquer cela, il faut se tourner vers la mécanique quantique, qui nous apprend que la matière est en fait composé en très grande partie par du vide et par des champs d'énergies qui vibrent de différentes manières !
Les interactions qui impliquent ces champs d'énergies dans le monde macroscopique ( via le décohérence quantique ), nous donne la sensation ou l'illusion de la perception de la dureté à la matière à notre échelle !
Le monde est donc un monde composé, non-pas de matière, mais de champs d'énergies en interaction constante, composé de substance qui peut prendre une forme ondulatoire et corpusculaire en même temps (superposition d'états de Schrödinger et dualité onde-corpuscule ) ! (Marc Lévy Leblond faisait référence au quanton pour illustrer cela).
Gracieuseté de Ange (de PPF).
Voici donc notre histoire du lapin d'Alice !
Alice est assise sur une chaise à l'intérieur d'un petit chalet qui se trouve au beau milieu de la campagne. Tout autour du chalet, il y a un grand jardin de laitues et de carotte. Le jardin est coupé en deux par un petit sentier qui part de la porte du chalet jusqu'à la limite du jardin qui se trouve tout près de la forêt.
A chaque jour, Alice a pu observer qu'un petit lapin (en MQ il s'agirait d'une particule ) venait faire régulièrement son petit tour dans le jardin, et a chaque fois, il mangeait soit une laitue ou sois quelques petites carottes. Parfois, il venait le matin et le midi, et parfois le midi et le soir, mais à chaque fois, il prenait des routes différentes ! (comportement indéterminisme du lapin pour Alice )
Un jour, Alice décida de faire une petite expérience afin de savoir comment elle pourrait prédire la venue du petit lapin dans son jardin, et par le fait même, d’essayer de mieux saisir ce qui l'attirait tant dans celui-ci, et pourquoi il venait deux fois par jour pour manger des choses différentes ! Elle se dit aussi qu'elle pourrait l'attendre (à l'endroit ou se dernier pourrait-ce présenter ) et lui donner ce qu'il désire, afin de l'apprivoiser très doucement et de pour se faire un compagnon de jeu, sans devoir à l'apprivoiser !
Alors Alice, ( notre observatrice ), établit son premier schéma de calcule. Dans un premier temps, elle se doit de prédire les heures de la venues du lapin, selon la fréquence journalière et par rapport au type de nourriture qu’il prendra (laitues ou carotte) !
Première étape. Alice construit un tableau qui reproduit un ensemble de possibilités statistiques (symbolisant la fonction d'onde ). Mais voilà, Alice est assise sur une chaise qui est au milieu du chalet, elle ne peut pas voir à l'extérieur de celui-ci, et elle ne peut donc pas savoir à l'avance par qu'elle chemin le lapin fera son entrer dans le jardin, pour le moment dans l’imaginaire d’Alice (espace de Hilbert), le lapin il peut entrer par tous les chemins possibles donnant accès au jardin (non-localité quantique et indétermination d'Heisenberg ).
Elle superpose donc à son premier tableau de départ ( superposition d'états quantiques évoluant dans le temps, ou chat de Schrödinger ) un autre schéma qui représente tous les chemins possibles que peut prendre le lapin ( chemin des intégrales lagrangienne ou hamiltoniennes qui indique le plus court chemin parcouru en fonction de l'énergie du système ).
Ce tableau regroupe toutes les possibilités permises et possibles ( fonction d'onde et probabilité quantique ), dont chaque unité ( constante de Planck ou plus petite unité d'action possible sur la matière ) est représenté par le croisement et la superposition d'une ligne et une colonne ( principe de Pauli pour les particules de spin 1/2, stipulant que le lapin (matière) ne peut-être à deux endroits en même temps et de manière simultanée (onde)) pour chacun des deux tableaux ( la fonction d'onde de matière de De Broglie, dont l'évolution dans le temps suit les règles de Schrödinger ) ! (Si on ajoute l'aspect relativiste à tout ça (Schrödinger), et bien on retrouve le formalisme de Dirac ).
Mais pour vérifier son hypothèse, Alice doit faire quelques petites expérimentations, afin d'ajuster ses calculs et ses prédictions. Elle construit donc un modèle expérimental afin de mieux prédire toutes les éventualités possibles ( Protocole expérimental sur la fonction d'onde ) fait à partir d'une représentation pouvant interpréter le plus fidèlement possible le monde qui se trouve à l'extérieur d'elle et tout autour du chalet ( mécanique quantique , mais a noté que cette forme imaginaire du texte découle de la mécanique classique ).
Ainsi pendant plusieurs jours, elle observe et mesure la venu et le comportement du lapin constamment , et retranscrit tout ce qu'elle voit (données expérimentales ). Au dernier jour, elle désire de tester son modèle afin de vérifier les prédictions de ce dernier.
Pour ce faire, Alice doit rester assis sur la chaise sans bouger, et tenter de prédire à l'avance ( l'aspect indéterminisme de la MQ ) le moment exact ou le lapin viendra chercher sa nourriture, elle doit aussi déterminer le chemin qu'il prendra et le type de nourriture qu'il mangera, ( elle veut vérifier la réduction du paquet d'ondes de son système ).
Le modèle d'Alice représente donc toutes les possibilités possibles qui peut être projeté sur le monde réel qui l'entoure, soit le chalet, heure de la journée, comportement du lapin et le jardin (et symbolisant le formalisme quantique ).
Il y a donc un monde réel et un monde de perception qui se superpose, et qui sont en continuelle interaction ( réalité versus conscience, ici les décisions d'Alice et du lapin schématisent l'aspect indéterministe de la MQ ) ! Alice sait que le lapin n'est pas loin dans les bois, et elle sait aussi qu'à un certain moment de la journée, il viendra par deux reprises dans le jardin. Mais elle ne peut pas le voir, étant assis sur la chaise et ne pouvant pas regarder par la fenêtre . Elle imagine donc, que le lapin peut-être partout a la fois à un instant précis. ( non-localité quantique et superposition d'états de Schrödinger ).
La mécanique quantique est une représentation par la modélisation du monde extérieur ( microscopique ), et ceci en fonction d'une expérience bien précise et bien encadrée, tout comme pour notre exemple avec Alice qui se trouve dans un monde macroscopique. La jonction entre les deux s'appelle la décohérence ).
Elle regarde et examine ses calculs, et par le fruit de son imagination elle peut voir et se représenter le lapin faire son entrer dans le jardin (, le paquet d'ondes est parti, selon Alice ) et ceci et à cette heure bien précise de la journée. Elle détermine aussi l'endroit du jardin par lequel le lapin fera son entrée ( état quantique relié à la fonction d’onde ).
Elle le voit franchir les limites du jardin et se diriger vers une laitue bien précise ! Sauf que là ! Il est impossible de savoir si le modèle d'Alice représente bien la réalité objective ( l'ensemble des états quantiques ) qui est en marche à l'extérieur d'elle ( comportement ondulatoire possible du système ou onde de matière de De Broglie, non-localité quantique d'Hinsenberg, superposition d'états de Schrödinger ).
Le seul moyen de vérifier ses prédictions, et de se lever et d'aller voir par la fenêtre ( l'acte de mesure ) ! Bien que le lapin était soit dans le jardin ou ailleurs, le monde réel était bel et bien en marche de manière autonome et indépendante du choix d'Alice, mais Alice ne savait pas vraiment ce qui se passait en réalité dans le jardin et tout autour d'elle. L’influence de la conscience sur la mesure quantique découle de la manière de préparer les protocoles qui encadrent l’aspect instrumental de l’expérience face à l’environnement du laboratoire, et non, d’une action de la conscience à distance pouvant influencer la mesure par une sorte d’intrication entre la conscience de l’expérimentateur et l’objet .
Alice regarde donc par la fenêtre, si le lapin est bien présent à cet instant, Alice ne pourra pas voir le lapin de manière bien précis, car il y a de la laitue et des plants de carottes qui lui bloc la vue partiellement, ce qui donne en fait une position approximative du lapin situé dans le jardin ( indétermination d'Heisenberg ).. Cependant, dès quelle aperçois le lapin ( interaction qui s'effectue de manière instantanée entre Alice et le lapin, et qui est associé à la réduction du paquet d'ondes, l'interaction prend ainsi la forme et les attributs d'une particule ), elle peut déterminer si son modèle représente et interprète bien les phénomènes du monde qui nous entoure ( mécanique quantique et décohérence ) !
Voilà les mystères de la mécanique quantique démystifiée et à sa plus simple expression !
Gilles
Denis
