4. Expérience des fentes de Young avec photons signaux, photons témoins et gomme quantique
On décide maintenant de placer une lame semi-réfléchissante, dite
gomme quantique, à l’intersection des chemins d’arrivée des photons témoin. Derrière la gomme quantique, le photon témoin a 50% de chances d’être envoyé sur le
capteur 1 ou sur le
capteur 2, et ce, quel que soit le chemin emprunté. Du coup, la détection des photons derrière la gomme quantique ne donne plus d’information sur le chemin emprunté par le photon témoin. Cette
information a été
effacée… Et donc
les franges d’interférence réapparaissent.
- Les impacts des photons signaux jumeaux des photons témoins détectés par le capteur 1 forment les franges d’interférence bleues.
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- Les impacts des photons signaux jumeaux des photons témoins détectés par le capteur 2 forment les franges d’interférence rouges.
.
L’effacement, par la gomme quantique, de l’information sur le chemin par lequel passent les photons permet, comme précédemment, de faire apparaître des franges d’interférence. Evidemment, pour provoquer apparition ou disparition des franges d’interférence sur l’écran E, il faut que la
détection du chemin des photons jumeaux, ou
l’effacement de cette information grâce à la gomme quantique, soit réalisé
avant de projeter les photons signaux sur l’écran E, n’est-ce pas ? En effet, les causes précèdent les effets,
n’est-ce pas ?
Mmm… voyons ça d’un peu plus près quand même. La physique quantique réserve souvent quelques surprises.
5. Expérience du choix retardé et rétrocausalité (2) (3)
Projetons maintenant les photons signaux sur l’écran E
avant l’action d’effacement, ou encore l’action de recueil d’information, sur le chemin suivi par les photons témoins (cf. les deux figures ci-dessous).
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.
L’apparition de franges d’interférences est obtenue
aussi quand l’action de la gomme quantique est
postérieure aux impacts des photons sur l’écran E…
Mais alors, du coup, on peut savoir,
à l’avance, que l’observa
cteur va mettre en place une gomme quantique à l’arrivée des photons témoins ???
Non ! Pourquoi ? Car il y a
2 figures d’interférence combinées en
une figure
unique, sans franges d’interférence.
- Faire apparaître les franges d’interférence rouges demande de sélectionner les impacts, sur l’écran E, des photons jumeaux des photons témoins détectés (plus tard) par le capteur 2.
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- Faire apparaître les franges d’interférence bleues demande de sélectionner les impacts, sur l’écran E, des photons jumeaux des photons témoins détectés (plus tard) par le capteur 1.
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La figure engendrée sur l’écran E (création ou pas de franges d’interférence)
ne dépend pas de l’ordre temporel entre action de détection du chemin ou d’effacement de cette information et les impacts induits sur l’écran E. Il y a symétrie temporelle entre "la cause" (enregistrement ou effacement de l’information "quel chemin ?") et "l’effet" (création ou pas de franges d’interférence) …
… Mezalors, le principe de causalité serait-il violé ? Pourrait-il y avoir rétrocausalité, des effets précédant les causes, comme certains physiciens interprètent cette symétrie temporelle ?
Qui néglige-t-on quand on estime qu’il y a rétrocausalité ? On néglige l’observa
cteur.
Si l’observa
cteur réalise l’effacement, par gomme quantique, de l’information sur le chemin par lequel passent les photons témoins
avant de projeter les photons signaux sur l’écran E, il dispose des résultats de détection du
capteur 1 et du
capteur 2. Grâce à cette information, il peut sélectionner les impacts sur l’écran E des photons signaux jumeaux des photons détectés par le
capteur 1 par exemple. L’observa
cteur peut ainsi faire apparaître, causer, des
franges d’interférence bleues car il dispose pour cela des informations irréversiblement enregistrées par le capteur 1 (donc disponibles).
L’observa
cteur dispose d’informations sur les effets passés ; mais il n’a pas d’information sur les effets futurs. Les traces du futur (comme les atomes d’un futur animal) ne sont pas reproductiblement et intersubjectivement accessibles à l’observa
cteur macroscopique. Le principe de causalité c’est la possibilité, pour un observa
cteur macroscopique (réel ou fictif), de provoquer un effet grâce à l’information
irréversiblement enregistrée qu’il peut extraire des
traces du passé.
C’est notre manque d'information sur les effets futurs qui brise la symétrie (CP)T. Notre information est T-asymétrique. Elle est là l'origine des propriétés T-asymétriques si familières du temps et sa flèche
(4) Forget time qualifiées d'illusoires* par les physiciens réalistes au prétexte qu'elles ne sont pas objectives (effectivement, elles ne le sont pas).
* "Pour nous, physiciens croyants, cette séparation entre passé, présent et avenir ne garde que la valeur d'une illusion, si tenace soit-elle." nous dit Einstein, dans une lettre de condoléance adressée à la famille de son ami Michele Besso mort en 1955 (3 mois avant lui).
Finalement, que peut-on dire des traces du passé et quel rôle y joue la grille de lecture de l'observacteur macroscopique ?
Le passé laisse des traces accessibles et intersubjectivement décodables par l'observa
cteur macroscopique, mais le futur n’en laisse pas. En fait :
- Les états d’équilibre, des états dont les grandeurs macroscopiques sont des constantes (garantissant ainsi intersubjectivité et reproductibilité de lecture par les observacteurs macroscopiques)
- Les traces du passé (des états d’équilibre)
- L’existence de souvenirs du passé (des traces du passé) et l’absence de souvenirs du futur
- La classification des évènements en évènements futurs et évènements passés
- Le principe de causalité
- L’écoulement irréversible du temps (5) et, plus généralement
- Les grandeurs, les lois et les constantes de la physique que nous attribuons à (notre interaction avec) l'univers (grâce aux informations extraites des traces du passé)
sont une conséquence de notre grille commune de lecture thermodynamique statistique d’observa
cteurs macroscopiques, une caractéristique des êtres vivants
(6). C'est de notre myopie commune d’observa
cteurs macroscopiques qu’émergent les lois, constantes et propriétés physiques que nous attribuons à (nos interactions avec) l’univers.
.
Si nous n'étions pas myopes, nous serions aveugles
Nous ne sommes pas les marionnettes impuissantes des lois fondamentales d’un univers objectivement déterministe...
Nous en sommes les observacteurs.
.
Pour plus de détails, cf.
la vidéoconférence la flèche du temps.
La même chose en plus technique "
The arrow of time issue, an overview".
(1)
Can a future choice affect a past measurement's outcome?
Ann. Phys. 355 258-268 (2015)
Y. Aharonov, E. Cohen, A.C. Elitzur
(2)
Experimental realization of Wheeler's delayed-choice Gedanken Experiment
Science 315, 5814 (2007) 966
V. Jacques, E. Wu, F. Grosshans, F. Treussart, P. Grangier, A. Aspect, J.F. Roch
(3)
A Delayed Choice Quantum Eraser
Phys.Rev.Lett.84:1-5, 2000
Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y.H. Shih, Marlan O. Scully
(4)
Forget time
'First Community Prize' of the FQXi 'The Nature of Time' Essay Contest, Mar 2009
C. Rovelli
(5)
Le temps macroscopique
Colloques de la Société Française de Physique :
Interrogations Fondamentales. Première Rencontre : le Temps et sa Flèche décembre 1993
R. Balian
(6)
Incomplete descriptions and relevant entropies
Submitted to: Am. J. Phys, Juillet 1999
R. Balian.
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