Emanuelle a écrit :Je vais peut-être dire pas mal de n'importe quoi.
Non. Vos questions sont, selon moi, bien ciblées sur le point dur, le fait que se soit :
- notre "myopie" d'observateur macroscopique,
.
- notre manque d'information nous amenant à regrouper en classes d'équivalences, appelées états macroscopiques, des états quantiques distincts mais perçus comme identiques à notre échelle,
qui fasse émerger l'irréversibilité des évolutions observées à notre échelle et, de ce fait, une notion d'écoulement irréversible du temps. A noter que ce point de vue, défendu par les C. Rovelli, P. Martinetti et A. Connes notamment, reste peut-être bien minoritaire pour l'instant.
Emanuelle a écrit :Klein distingue l’irréversibilité du temps et l’irréversibilité des phénomènes temporels.
Donc pour lui, il y a une sorte d'irréversibilité absolue de l'écoulement du temps qui serait indépendante de l'irréversibilité des phénomènes observés à notre échelle.
Pour ma part je commence plus ou moins à accepter d'abandonner (depuis un an environ) la vision :
- d'une sorte d'irréversibilité absolue de l'écoulement du temps, qui serait indépendante des phénomènes irréversibles sur lesquels reposent (selon moi) la signification physique de cet écoulement irréversible du temps,
.
- d'une sorte d'irréversibilité de certains phénomènes qui serait objective, absolue, indépendante de l'échelle d'observation. Cette irréversibilité serait, en quelque sorte, indépendante de la fuite d'information, hors de portée de l'observateur, sur l'état physique des systèmes évoluant de façon irréversible (alors que l'irréversibilité d'évolution des phénomènes consiste précisément en cette fuite d'information hors de portée de l'observateur). Sans l'incomplétude d'une description macroscopique, les évolutions de ces phénomènes seraient hamiltoniennes, donc réversibles (car alors isentropiques comme l'illustre très bien l'équation de Liouville par exemple).
Cette hypothèse d'un écoulement objectivement irréversible du temps et de phénomènes physiques qui seraient objectivement irréversibles me semble être l'analogue du sentiment assez naturel (mais faux selon moi) selon lequel une sorte de contenant objectif et vide, un espace-temps objectif, indépendant de notre interaction avec l'univers (et du mode de recueil d'information qui découle de cette interaction) préexisterait :
- à son contenu : la matière, l'énergie et les phénomènes physiques observés,
.
- à notre interaction avec eux et à notre mode de recueil d'informations sur ces interactions.
Je pense plutôt que la vision inverse est plus juste :
- le contenu : la matière, l'énergie, les phénomènes physiques observés, d'une part,
.
- notre interaction avec eux et notre mode de recueil d'information sur ces interactions via des enregistrements irréversibles, d'autre part,
forment le socle sur lequel est construit :
- un contenant : l'espace-temps de la physique classique muni de sa structure causale d'une part,
.
- un écoulement du temps irréversible et privilégié plus ou moins requis en cosmologie quantique (1).
Emanuelle a écrit :Les lois de Newton semblent dire que les phénomènes sont réversibles (puisque t ou –t, cela ne change pas les résultats des équations) alors que ce n’est pas ce que nous observons. Mais les lois de Newton décrivent des mouvements, donc ce qui semble réversible ce sont les mouvements pas le temps.
Mon sentiment, c'est que le temps est un
moyen de représenter la dynamique de ces mouvements, un modèle donc. Évidemment le temps est très profondément enraciné dans notre langage (dont les verbes ont tous un temps) et dans notre pensée structurée comme l'écoulement du temps (à moins que ce ne soit l'inverse) donc nous avons tendance à considérer le temps, son écoulement irréversible et le principe de causalité qui repose sur cet écoulement irréversible comme une sorte de réalité objective, préexistant à tout.
Voir le temps comme n'étant pas un concept premier est très contrintuitif. De plus, ce point de vue sur le temps peut donner lieu à quelques réactions assez vives de personnes (peut-être bien une majorité même, et peut-être même surtout, des scientifiques professionnels), dont la compétence scientifique ne peut absolument pas être mise en cause, estimant au contraire que le temps est un concept premier et doit absolument rester considéré comme tel. Donc ma réponse ne correspond pas (pas encore ?) à un point de vue largement accepté.
Emanuelle a écrit :Je peux effectuer un mouvement puis le « réversibiliser » ( !), je n’aurai pas renversé le temps pour autant (ouf !).
En toute rigueur, vous avez raison. Le renversement des vitesses est un renversement de l'impulsion p = mv, c'est à dire une symétrie P. Cette symétrie est associée au renversement de l'espace et non au renversement du temps, cf. Jean Marie Souriau, Structure of Dynamical System, éditions Birkhäuser, §13 The principles of symplectic mechanics, inversion of space and time, a particle of non zero mass. Je n'avais pas rappelé ce point là craignant que ce soit plus de nature à rendre les explications encore moins faciles à digérer.
Mathématiquement, un vrai renversement du temps impliquerait donc un changement du signe des masses et des énergies (l'Hamilonien H, une énergie, est bien associé au temps). Pour notre discussion, identifier renversement du temps et renversement des vitesses est suffisant (même si c'est incorrect mathématiquement). Mon but, c'est de faire apparaître le rôle de l'entropie et de la "myopie" de l'observateur macroscopique dans l'émergence d'un temps s'écoulant irréversiblement du passé vers le futur lors du franchissement de la frontière classique quantique.
Pour ma part (mais je crains toutefois qu'il ne s'agisse d'un point de vue minoritaire), je ne crois plus qu'il existe un écoulement irréversible du temps et un principe de causalité qui seraient valides avant franchissement de la frontière classique quantique. Cette frontière est vaguement poreuse, mais pas tant que ça. La frontière classique quantique ne laisse passer que de l'information classique et interdit tout ce qui ne respecterait pas les no-go theorem de l'information quantique dont (et je dois en oublier) :
- le no-communication theorem,
- le no-cloning theorem,
- l'impossibilité de violer les inégalités de Heisenberg,
- l'impossibilité de téléportation dite classique,
- le principe de causalité,
Pour moi, toutes ces impossibilités, propres à la théorie de l'information quantique, doivent être ou devraient pouvoir être, d'une façon ou d'une autre, reliées à l'impossibilité de recueillir sur un système isolé observé (dont nous ferions partie, sinon il ne serait pas isolé) une quantité d'information qui ferait baisser notre manque d'information sur ce système en dessous d'un seuil de nature thermodynamique statistique appelé entropie du système.
Bref, ces no-go theorem, à l'origine selon moi de la perception d'un écoulement irréversible du temps, sont la manifestation d'une sorte de rendement informationnel (je détaille ce point un peu plus loin). Au moins pour l'instant, nous devrions considérer cette limite, base de l'impossibilité d'un démon de Maxwell (Le démon de Maxwell, David Poulin,
http://www.physique.usherbrooke.ca/poul ... ent/dm.pdf), comme une limite infranchissable de notre accès à l'information.
Emanuelle a écrit :Comment les phénomènes « deviennent »-ils irréversibles ? A cause de leur complexité, du grand degré de liberté des systèmes (dit Klein), parce qu’ils ne sont pas isolés etc… C’est cette complexité qui fait qu’on ne verra pas un mouvement réversible alors qu’en théorie c’est possible. Est-ce exact ?
Pour moi, la bonne réponse (avec les bémols précédemment rappelés) se trouve dans l'hypothèse du temps thermique proposée par C. Rovelli
“Forget time”, essay written for the FQXi contest on the Nature of Time, Carlo Rovelli, (Dated: August 24, 2008)
http://fqxi.org/data/essay-contest-file ... i_Time.pdf
VI. RECOVERY OF TIME
The time of our experience is associated with a number of peculiar features that make it a very special physical variable. Intuitively (and imprecisely) speaking, time “flows”, we can never “go back in time”, we remember the past but not the future, and so on. Where do all these very peculiar features of the time variable come from? I think that these features are not mechanical. Rather they emerge at the thermodynamical level. More precisely, these are all features that emerge when we give an approximate statistical description of a system with a large number of degrees of freedom.
VI la récupération du temps (C. Rovelli commence par faire perdre au temps son statut de notion première. Voui, mais on observe son écoulement et on est même capable, avec les horloges atomiques, de mesures d'une précision d'une seconde sur 15 milliards d'années. Il faut donc bien le faire "réapparaître" quand même en tant que grandeur observable)
Le temps de notre expérience est associé à un grand nombre de propriétés très étranges qui donnent à cette grandeur physique son caractère spécifique. Intuitivement (et exprimé grossièrement) le temps s'écoule, nous ne pouvons jamais revenir en arrière dans le temps (2), nous nous rappelons le passé et pas le futur et ainsi de suite. D'où viennent toutes ces étranges propriétés du temps. Je pense que ces propriétés ne sont pas mécaniques. Elles émergent plutôt au niveau thermodynamique. Plus précisément, toutes ces propriétés émergent quand nous donnons une description statistique approximative (3) d'un système possédant un grand nombre de degrés de liberté.
Emanuelle a écrit :Mais le verre qui se casse est-il en théorie un mouvement réversible ? Aïe, difficile à imaginer !
Et pourtant oui, il l'est d'un point de vue théorique. Tous les phénomènes sont T-symétriques (à l'exception de la désintégration faible). En pratique, cette réversibilité ne nous est pas accessible, pas plus qu'il ne nous est possible de faire baisser l'entropie d'un système isolé dont nous ferions partie. Cette impossibilité, à l'origine de l'impossibilité d'un démon de Maxwell, je l'interprète comme une sorte de rendement informationnel.
Pour expliquer ce point, je me place dans un système isolé dont je suis une partie ainsi que quelques autres observateurs (sinon il n'est pas isolé et, par ailleurs, j'ai besoin des autres observateurs pour faire apparaître la notion d'intersubjectivité). Pour recueillir de l'information sur ce système et laisser ce système isolé, je dois enregistrer cette information dans ce système.
Pour que cette information soit robuste, c'est à dire résiste aux agressions de l'environnement (l'environnement de mémoires contenues dans le système), il me faut une
énorme redondance, bref, des bains thermiques donc de l'entropie (de l'information perdue). Je stocke donc une information stable dans le temps, partageable sans incohérence (donc intersubjective), mais très insuffisante pour caractériser complètement l'état du système puisque j'ai du sacrifier
une énorme quantité d'information pour obtenir la stabilité des informations qui pour moi (pour nous en fait, on est plusieurs dans ce système isolé) est pertinente.
C'est grâce à cette redondance, que l'information enregistrée est en mesure de résister aux agressions du support d'enregistrement par son environnement. J'ai une information solide, pertinente à mon échelle d'information, partageable sans incohérence, mais très très inférieure à la quantité d'information qui serait requise pour décrire complètement l'état du système dans lequel j'ai enregistré cette information. L'impossibilité de diminuer le manque d'information requis pour caractériser complètement l'état du système isolé en dessous d'un certain niveau (manque d'information sur l'état du système qu'on appelle l'entropie du système) est donc une sorte de rendement informationnel. Pour moi, c'est de cette contrainte de nature informationnelle et statistique qu'émerge l'écoulement irréversible du temps.
Une description plus précise de l'émergence de l'information classique (sans laquelle, selon moi, il n'y aurait pas d'écoulement irréversible du temps. Pour que la notion d'écoulement irréversible du temps existe, il faut bien quelque chose qui enregistre irréversiblement cet écoulement), est présentée dans Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe, Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek, (Nov 2005)
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125.
Emanuelle a écrit :Dans l’exemple de la goutte d’encre, ce que je comprends de ce que vous dites c’est que c’est notre myopie qui fait que l’on a l’impression d’un début (goutte tombe) et d’une fin (dilution) mais le mouvement continue. Il est en théorie réversible selon les lois de Newton mais pas si on ajoute les lois de la thermodynamique qui elles de toute façon sont irréversibles. Alors question : qu’est-ce qui fait que les lois de la thermodynamique sont irréversibles ? Pouvez-vous développer un tout petit peu ce point. Est-ce là qu’intervient la myopie de l’observateur ? Il me manque un tout petit quelque chose là pour que je commence (peut-être !) à comprendre :
La réponse, je l'ai développée ci-dessus. L'irréversibilité des phénomènes physiques ....
...C'est notre "myopie" d'observateur macroscopique. C'est elle qui fait émerger l'écoulement irréversible du temps. C'est pour cela qu'elle n'existe probablement pas (à mon avis) avant franchissement de la frontière quantique classique. Quand l'eau est devenue, à nos yeux, uniformément grise, quelque chose est fini...
...à notre échelle d'observation.
A l'échelle microscopique, quand on décrit tout dans le moindre détail, il ne s'est rien passé de spécial. A cette échelle d'observation, demandant une quantité d'information chiffrable en de multiples fois 10^23 bits (des centaines de milliers, de milliards, de milliards de bits d'information donc, contre une description macroscopique demandant rarement plus de quelques centaines de milliers de bits dans des modèles complexes), les états microscopiques qui se succèdent à la fin de la diffusion de la goutte d'encre dans l'eau sont tout aussi différents les uns des autres que de l'état initial.
Emanuelle a écrit :3/Question peut-être naïve : à l’échelle quantique, comment décrit-on le mouvement ?
- Par une équation d'évolution de l'état quantique dans la présentation standard de la physique quantique (4).
.
- par deux équations d'évolution dans la formulation time symmetric, l'une modélisant l'évolution de l'état quantique passé dans le sens passé futur, l'autre modélisant l'évolution de l'état quantique futur du futur vers le passé (A time-symmetric formulation of quantum mechanics, Yakir Aharonov, Sandu Popescu, and Jeff Tollaksen, November 2010 Physics Today, http://www.tau.ac.il/~yakir/yahp/yh171.pdf)
Emanuelle a écrit :Cause à rebrousse-temps : cela rejoint-il ce que Aristote désignait comme « cause finale » ? Si c’est le cas, ce n’est peut-être pas si éloigné de ce que l’on peut imaginer même si je me doute que cela ne doit pas être aussi « naïf » que cela.
En tout cas :
- quand on pré-sélectionne des spins 1/2 dans un état de spin vertical up
.
- que l'on post-sélectionne ensuite ces spins 1/2 dans un état de spin horizontal right
les mesures faibles réalisées après cette présélection mais avant la post-sélection :
- confirment le spin up obtenu avant mesure faible (bon là ça va)
.
- confirment aussi, c'est plus surprenant, le spin right obtenu après cette mesure faible
Vu avec notre point de vue d'observateur macroscopique, on peut voir ça comme une sorte d'interaction rétrocausale...
...dont on ne peut cependant pas se servir pour prédire l'avenir.
En effet, tant que la post-sélection n'est pas réalisée, il n'y a pas moyen de connaître les résultats de mesure faible spécifiques aux spins 1/2 post-sélectionnés. On constate donc,
après coup, que les résultats de mesure faible ont anticipé les résultats de post-sélection.
D'une certaine façon, on peut dire qu'il y a eu action rétrocausale, mais cette rétrocausalité (interprétation donnant lieu à des points de vue en majorité je pense assez fortement opposés pour l'instant) est cachée derrière la frontière classique quantique. Elle est inaccessible à l'observateur macroscopique. N'empêche que c'est quand même grâce à cette "façon de voir les choses" (Y. Aharonov, E. Cohen, D. Grossman, A.C. Elitzur
Can a future choice affect a past measurement’s outcome? International Conference on New Frontiers in Physics", Crete, June 2012
http://arxiv.org/abs/1206.6224) que les Aharonov, Bergmann, Lebowitz, Albert, Vaidmann ont mis au point la mesure faible avec des résultats dont personne ne conteste la pertinence et la performance (O. Hosten and P.G. Kwiat, Observation of the spin hall effect of light via weak measurement, Science Vol. 319 no. 5864 pp. 787-790 (2008)
http://www.sciencemag.org/content/319/5864/787,
P.B. Dixon, D.J. Starling, A.N. Jordan, J.C. Howell, Ultrasensitive beam deflection measurement via interferometric weak value amplification
Physical Review Letters 2009; 102 (17): 173601 (2009)
http://arxiv.org/abs/0906.4828)
Une bonne illustration de ces interactions interprétées comme rétrocausales dans le cadre de l'interprétation time-symmetric de la mécanique quantique est donnée par le paradoxe des 3 boîtes. Ce paradoxe a fait l'objet d'une confirmation expérimentale en 2003 (K.J. Resch, J.S. Lundeen, A.M. Steinberg. Experimental realization of the quantum box problem, Physics Letters A (2004); 324 (2-3): 125-131.
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0310091) avec sa probabilité (dite faible) négative (pour le photon quand il est détecté dans la boîte C) et l'énergie négative associée au paradoxe des 3 boîtes dans la boîte C (énergie négative que l'on retrouve aussi dans l'effet tunnel quand une particule se retrouve dans une zone classiquement interdite par la physique classique, cf Negative kinetic energy, A time-symmetric formulation of quantum mechanics,
http://www.tau.ac.il/~yakir/yahp/yh171.pdf).
paradoxe des 3 boîtes.pptx
(à regarder en mode diaporama pour avoir un déroulement animé. Cliquer sur le petit icône représentant un écran, tout en bas à droite, à côté du zoom dans la barre d'état)
Emanuelle a écrit :J’ai lu sur ce forum des choses négatives sur la relativité d’échelles de Laurent Nottale (livre à proscrire paraît-il). Est-ce que je peux vous demander votre avis sur cette théorie ?
Non.
(1) Et même les espaces de Hilbert de la physique quantique, le formalisme des C*algèbre d'observables étant, au passage, plus physique à mon sens même si mathématiquement encore plus abstrait que l'utilisation directe des espaces de Hilbert.
(2) En fait, l'article de Aharonov et Vaidmann rassemblant sous une forme assez synthétiques l'essentiel de la formulation time-symmetric de la physique quantique, présente un principe utilisant la gravitation et la mesure faible pour faire "remonter le temps" à un système physique. Plus précisément, leur time-machine (de principe, ce n'est pas réalisé expérimentalement. Pas du tout !!!) permet de ramener un système à un état antérieur, §4 The quantum time-translation machine, The Two-State Vector Formalism, an Updated Review, Yakir Aharonov and Lev Vaidman
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0105101.
(3) C. Rovelli dit approximatif, mais approximatif selon quel critère ? En première approche, incomplet m'aurait semblé plus proche de ce qu'il met en avant. Approximatif suggère implicitement l'existence d'un critère objectif pour définir si la description incomplète est une bonne ou une mauvaise approximation... ...A moins qu'il ne soit possible de donner une sorte d'objectivité au regroupement des états quantiques en classes d'équivalence d'états macroscopiques caractérisés par des niveaux d'énergie (mais cette information elle-même, sur les niveaux d'énergie, on l'obtient comment ? Je crains qu'en dernier ressort la notion d'objectivité ne soit qu'une illusion, même pour ce qui est du regroupement des états quantiques en états macroscopiques caractérisés par les niveaux d'énergie souvent discrets à l'échelle quantique du système observé)
(4) Lequel état quantique n'est pas observable individuellement. On ne sait mesurer que l'état quantique d'un ensemble de systèmes tous préparés dans le même état quantique en faisant des statistiques sur les résultats de mesure.
)