Forum Sceptique

Pour ne pas polluer plus l'autre fil, voilà quelques observations illustrées par un petit programme qui utilise les constats classiques.

Ce qui est surprenant avec la physique quantique c'est qu'elle donne des résultats dont l'interprétation est hors de notre vision classique.
Ce n'est pas pour autant qu'elle ne peut pas se mettre en équations.

Dans l'expérience (réelle) des fentes de Young les mesures se basent sur les constats suivants :
- a est l'écart entre les deux fentes, on le fixe à 0.5 mm
- D est la distance entre ces fentes et le mur écran, on la fixe à 1 mètre
- Lo est la longueur d'onde des rayons laser qui éclaire les fentes, laser rouge de 650 nm
L'équation : Inter-frange = Lo * Distance / écart soit I = Lo * D / a, ce qui donne ici I = 1.3 millimètre

Voilà ce qui passe sur l'écran après l'envoi de 100 photons (individuels ou en groupe, peu importe) Le caractère purement aléatoire de l'endroit de leur réception est visible.

Après l'envoi de 1000 photons on voit déjà mieux de quoi il s'agit :
La figure en rouge représente l'intensité lumineuse des endroits de dépôt de la totalité des photons.
L'équation : Éclairement = Eo (1 + cos(2Pi * a * x / (Lo * D))) montre les zones où chaque photon interfère avec lui-même, les maximas ont une luminosité double de celle du faisceau laser alors que les zones noires sont celles où l'interférence est destructive.

La dualité n'est pas le seul aspect qui ressort de l'expérience, il y a aussi le côté purement aléatoire de la position de l'endroit de sa détection.
Individuellement il se comporte un peu comme le ferait n'importe quel individu d'une société, totalement imprévisible.
Alors qu'en groupe ils obéissent à une sorte de schéma bien établi, guidés et poussés par une règle inconnue de chacun de ses membres.

Ce mode de fonctionnement se rencontre aussi en chimie quantique.
Voilà par exemple comment se représente une orbitale atomique de l'atome d'hydrogène selon le même principe:
Là encore, chaque point de la figure est une position unique de l'électron qui se balade autour du noyau. (*)
Le point central, grossi pour plus de visibilité, représente le noyau.
Ce n'est qu'après plus de 100 000 mesures cherchant à localiser l'electron qu'on arrive à ce schéma flou et diffus.
Pareil qu'avec les fentes de Young, impossible de dire avec certitude où il se trouvera à un moment précis.
Soit on sait où il est mais on se sait pas quelle est son énergie, soit on ne connait pas sa position mais on sait mesurer son énergie.
On parle alors de superposition d'état, il est a la fois dans l'un et dans l'autre mais ce n'est qu'en faisant la mesure qu'on lève le doute.

Mis à part qu'il n'y a rien de bien mystérieux la dedans, je voudrais souligner le fait que ce dernier schéma indique aussi clairement que l'électron ne TOURNE pas autour du noyau, sa position ne laisse aucun doute à ce sujet (qui fait aussi partie de ce que la vulgarisation mal faite laisse encore entendre malgré plus de 60 ans d'enseignement universitaire qui insiste sur le contraire)
L'électron se comporte aussi avec cette dualité, il se propage dans l'atome comme une onde mais ne se détecte que comme une particule, c'est une tentative de mesure qui le fait apparaitre, n'importe où mais pas selon n'importe quel schéma.

(*) Ce qui n'apparait pas sur le schéma en coupe c'est la forme 3D, les deux poires verticales sont en oppositions, les quatre autres forment en réalité deux tores horizontaux.
Aucun n'englobe le noyau, au centre.
Pour précision, un schéma aussi figé ne peut apparaitre que si l'atome est plongé dans un champ magnétique puissant, c'est qui permet ces orientations bien spécifiques, autrement il apparaitrait comme une boule floue.

Principe d'incertitude d'Heisenberg :

Pour comprendre un peu le mode de fonctionnement de ce principe je propose la résolution de deux problèmes.

- Calculer l'incertitude sur la vitesse de l’électron dans sa première orbitale du modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène.
- Même calcul en remplaçant ces valeurs par un grain de poussière de 1µg qu'on localise à une distance de 1µm près.

Réponses

1) - dV = h / (2 pi Me Ao)
h = 6.626 e-34 joule seconde, constante de Planck
Me = 9.109 e-31 kg, masse de l’électron
Ao = 5.292 e-11 m, 1er rayon de Bohr

dV~= 1.094 e6 m/s soit environ 1000 km/s, incertitude comparable à sa vitesse dans le modèle de Bohr.

2) - dV1 = h / (2 pi 1e-6 * 1e-6) ~= 5.272 e-23 m/s, incertitude négligeable même à une échelle microscopique.

Voilà comment on peut estimer la conséquence des effets de la mécanique quantique à notre échelle et aussi de juger de la pertinence de certaines prétentions qui ne se révèlent finalement qu'être des intimes convictions irrationnelles.

edit: le lecteur attentif aura corrigé
dV = h / (4 * Pi * Mel * Rb) ' incertitude vitesse electron au rayon de Bohr près
dV1 = h / (4 * Pi * 0.000001 * 0.000001) ' sur une masse de 1µg à 1µm près

Merci Curieux de mettre ainsi en évidence la non action de incertitude quantique sur le monde macroscopique.

unptitgab a écrit : 12 avr. 2019, 12:19Merci Curieux de mettre ainsi en évidence la non action de incertitude quantique sur le monde macroscopique.

Je ne pense pas qu'on puisse le dire en ces termes. L'indétermination (j'aime mieux ça que incertitude, c'est plus correct) a bien une action macroscopique. Ou alors je ne comprends pas ce que tu entends par là ?

curieux a écrit : 11 avr. 2019, 12:56La dualité n'est pas le seul aspect qui ressort de l'expérience, il y a aussi le côté purement aléatoire de la position de l'endroit de sa détection.
[...]
On parle alors de superposition d'état, il est a la fois dans l'un et dans l'autre mais ce n'est qu'en faisant la mesure qu'on lève le doute.
Mis à part qu'il n'y a rien de bien mystérieux la dedans, [...]

Tu admettras qu'il reste un certain mystère dans cet aléatoire et cette mesure "tranchante".
C'est d'ailleurs LE problème qui n'est pas résolu par la décohérence quantique. Elle résout le problème de l'inexistence des état superposés au niveau macroscopique, mais elle ne résout pas le problème de l'unicité de la mesure.

Il y a bien une action à notre échelle mais elle est négligeable vis à vis de ce que certains voudraient laisser supposer.
Les cas particuliers comme ce qu'on rencontre avec la supraconductivité sont fortement restrictifs, par exemple, l'hélium qui remonte les parois de son bocal ne se fait qu'avec une composition pure d'hélium 4, avec son collègue l'hélium 3 ça se fait autrement.
Dans le premier cas c'est un boson, dans le deuxième c'est un fermion qui s'accouple avec un autre pour former un boson, ce qui donne une superfluidité différente.

Après je pense que tu as d'autres cas en tête, comme le fonctionnement des transistors, je suis d'accord mais cela reste quand même un fonctionnement à l’échelle microscopique difficilement maitrisable avec nos gros doigts.

Sinon je suis réticent sur le terme "mystère", je suis plutôt preneur du terme "étonnant" ou même "extra-ordinaire".
Mystérieux dans le sens où on ne connait pas pourquoi il y a des niveaux d'énergie minimum avec rien en dessous, ça je veux bien admettre que c'est le cas.
Pourquoi l'électron possède une masse de 511 keV et aucune autre, ça oui je trouve que la raison est mystérieuse dans l'état actuel des théories.
Mais bon, je n'irais pas broder la dessus pour finir dans les désidérata des amateurs de fantastique, pour moi je préfère attendre qu'une théorie adéquate pointe son nez dans les milieux scientifiques.

curieux a écrit : 12 avr. 2019, 13:40Après je pense que tu as d'autres cas en tête, comme le fonctionnement des transistors, je suis d'accord mais cela reste quand même un fonctionnement à l’échelle microscopique difficilement maitrisable avec nos gros doigts.

Je pensais assez simplement aux effets macroscopiques que pourrait avoir un événement aléatoire du style désintégration nucléaire.

Je comprends ton point de vue sur le fait d'appeler ça un mystère ou pas, mais d'un autre côté c'est bien cet aspect de la MQ qui fascine le grand public (et les chercheurs aussi je pense) et qui laisse la porte ouverte à toutes les interprétations possibles et imaginables.

Salut Thewild

perso je suis assez terre à terre et j'aime bien dégoter des analogies qui lève un peu l'aspect mystérieux des choses qui n'ont pas encore d'explications scientifiques élaborées.
Pour l'effondrement de la fonction d'onde et la valeur unique de chacune de ses mesures j'ai trouvé une petite comparaison qui vaut ce qu'elle vaut, donc probablement fausse.

J'imagine la fonction d'onde comme étant l'équation qui décrit toutes les positions des points de contact d'un objet pointu à la surface d'une grosse bulle d'eau savonneuse chère aux enfants.
Elle décrit bien la totalité des points de sa surface mais il n'y a jamais qu'un seul endroit qui correspond à sa disparition. Et a chaque fois qu'on la touche cela ne correspond qu'à une seule et unique détection et cela peut être n'importe où à sa surface, avec des coordonnées x, y, z aléatoires mais inscrites dans une sphère et pas dans une autre forme.
Bref, tu vas dire que j'essaie de me rassurer de la même façon que les amateurs de fantastique mais je trouve ça quand même plus cartésien et moins dispersé.

thewild a écrit : 12 avr. 2019, 13:56Je pensais assez simplement aux effets macroscopiques que pourrait avoir un événement aléatoire du style désintégration nucléaire.

Sur le plan des statistiques c'est assez intrigant en effet.
C'est en l'étudiant de près qu'on constate que ce n'est même pas comparable aux stats qui s'appliquent à la durée de vie des humains ou des animaux.
Si on appliquait la même règle à la demi-vie des gens (50 ans par exemple) alors on devrait arriver à comptabiliser des hommes qui auraient 500 ans ou nettement plus. C'est à dire une dizaine de "demi-vies".

C'est pourtant ce qui se passe avec les corps radioactifs, sur le plan individuel il n'est pas impossible (improbable) qu'un atome unique 'vive' 10, 100 , 1000 fois plus que sa demi-vie, autrement dit à notre échelle un tel individu existerait depuis 50 000 ans et paraitrait éternel.
Le problème est qu'il est impossible de prévoir lequel en particulier, vu le nombre considérable d'atomes par atome-gramme (~6 10^23) la probabilité qu'il n'en reste qu'un n'est pratiquement jamais atteinte.
C'est pour ça que dans la nature il reste encore autant d'isotopes radioactifs, même plus de 4 milliards d'années après leur création.
Ce sont des notions d'atomistiques qui sont évoquées en terminale.

unptitgab a écrit : 12 avr. 2019, 12:19 mettre en évidence la non action de l'incertitude quantique sur le monde macroscopique.

Pour mémoire, le physicien Robert Doyle, spécialiste de la mécanique quantique, pose le principe d'un zone grise où ont lieu des échanges entre le monde microscopique et le monde macroscopique.

« Les phénomènes quantiques commandent l'évolution de la vie. Ils aident à introduire une information nouvelle d'une façon fondamentalement imprévisible.»

affirme-t-il ...

De façon claire (je présume), ce qu'il affirme, c'est que les phénomènes quantiques exerce leur influence sur le caractère aléatoire des mutations génétiques fondamentales de la sélection naturelle des espèces vivantes.

.

curieux a écrit : 13 avr. 2019, 10:57J'imagine la fonction d'onde comme étant l'équation qui décrit toutes les positions des points de contact d'un objet pointu à la surface d'une grosse bulle d'eau savonneuse chère aux enfants.
Elle décrit bien la totalité des points de sa surface mais il n'y a jamais qu'un seul endroit qui correspond à sa disparition. Et a chaque fois qu'on la touche cela ne correspond qu'à une seule et unique détection et cela peut être n'importe où à sa surface, avec des coordonnées x, y, z aléatoires mais inscrites dans une sphère et pas dans une autre forme.

Le physicien Robert Doyle, que je viens juste de citer plus haut, propose un point de vue du même genre.

Il déclare d'abord :

«Mystère de l'effondrement de la fonction d'onde

Ce mystère est une question de possibilités, de probabilités et de réalité. Le mystère de l'effondrement de la fonction d'onde à deux particules de l'expérience d'Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) est le même que celui de l'expérience à deux fentes, sauf qu'avec le premier, seulement deux particules se caractérisent instantanément et simultanément malgré leur éloignement spatial. Cela peut être vu en reformulant le paradoxe de l'EPR pour y ajouter un cadre de référence préférentiel dans lequel la source des particules intriquées et les observateurs de l'expérience sont au repos.
Lorsque des particules identiques et indiffférenciables sont intriquées, la désintrication qui suit se produit de façon symétrique et synchrone dans un cadre de référence préférentiel dans lequel la source de l'intrication (et la moindre possibilité de mouvement) est au repos. Le paradoxe de l'EPR est causé par un observateur introduisant une asymétrie là où il n'y en a pas.»

Il donne ensuite une équivalence macroscopique à ce qu'Il dit

Soit une course de chevaux.

Pendant la course, la position de chaque cheval varie par rapport à celle des autres chevaux.

Une fonction d'onde permet de caractériser une telle variation, mais ne permet en aucun cas de prédire avec certitude quel cheval va gagner la course.

Au moment exact de l'arrivée, un cheval a gagné et tous les autres ont perdu. La fonction d'onde qui caractérisait la coures s'est effondrée en ce sens qu'elle ne permet plus de changer le résultat de la course en ce qui concerne le cheval gagnant.

.

Hello curieux.
Je pense que tu n'as pas bien compris ce que je voulais dire. C'était aussi en réponse à "Il y a bien une action à notre échelle mais elle est négligeable vis à vis de ce que certains voudraient laisser supposer", et j'aurais dû le citer.

Je veux dire qu'un phénomène quantique microscopique peut avoir une influence macroscopique. Si on prend l'exemple de ce bon vieux chat de Schrödinger, la simple désintégration ou non d'un atome (phénomène microscopique aléatoire) a une conséquence macroscopique assez conséquente. Un chat vivant ou un chat mort, ça fait une sacrée différence macroscopie !

Le "mystère" dans ce cas ce n'est pas tant le phénomène de l'effondrement (assez bien résolu par la décohérence quantique, et ton analogie de la bulle n'est pas mauvaise), mais le fait qu'entre les deux états superposé un et un seul est accompli. Et pourquoi celui-là plutôt qu'un autre, c'est ça le "mystère".

C'est tout le problème avec cet effondrement, si je voulais pousser l'analogie de la bulle de savon projetée sur l’écran je pourrais dire qu'une infime variation de position axiale de la bulle pourrait suffire à rendre la position de sa réception totalement aléatoire.
Ce serait faux parce qu'il y a trop d'autres expériences qui montrent que ça ne marche pas de cette façon.

Le "mystère" c'est qu'on ne sait pas encore le fin mot de l'histoire, qu'est-ce qui est la cause de ce mode de fonctionnement, voilà ce qui reste mystérieux, mais bon à ce jeu là tout est mystérieux, même des trucs très simples à admettre comme l'invariance de la mesure de la vitesse de la lumière vue depuis n'importe quel référentiel.
Comme en physique relativiste, la MQ se sert de postulats qu'on ne sait pas vraiment expliquer mais qui sont indiscutables vis-à-vis de leur place dans la théorie.
Faut faire avec, dans certains cas bien précis on arrive à s'en tirer en se sentant satisfait du résultat alors que dans d'autres on a la mâchoire inférieure qui pend lamentablement.
Sinon j'ai bien compris le problème du chat et ce qui se passe à l'interieur de l'atome est du même ordre que ce qui se passe à l'écran, il n'y a aucun moyen de prévoir un résultat au niveau de "l'individu", la prévision ne se fait qu'à l'échelle macroscopique et ce qui entre en jeu est un phénomène de nature electro-faible.

Après, ce n'est qu'une analogie qui ne vaut que pour amener le quantique à notre niveau de compréhension, si on veut analyser ça plus en détail elle ne fonctionne pas. Si on comptabilise les états possibles on devrait plutôt se retrouver avec bien plus de chats morts que de vivants après un temps certain.
Pourquoi ?
Parce qu'au bout de 10 demi-vies de l'atome il n'en reste selon l'équation que 2^10 fois moins, et donc chat mort=chat vivant devient surtout 1024 chats morts versus 1 chat vivant.
edit : et ce n'est pas la conscience de l'observateur qui y changera quoi que ce soit.

Dany a écrit :Après, ce n'est qu'une analogie qui ne vaut que pour amener le quantique à notre niveau de compréhension, si on veut analyser ça plus en détail elle ne fonctionne pas. Si on comptabilise les états possibles on devrait plutôt se retrouver avec bien plus de chats morts que de vivants après un temps certain.
Pourquoi ?
Parce qu'au bout de 10 demi-vies de l'atome il n'en reste selon l'équation que 2^10 fois moins, et donc chat mort=chat vivant devient surtout 1024 chats morts versus 1 chat vivant.

Ce n'est pas qu'une analogie pour tout le monde. A tel point que l'axiome de la règle de Born est sujet à controverse, notamment par la théorie d'Everett (dont on parle dans un autre thread), qui le met en cause et aussi l'interprétation transactionnelle..
(En espérant contribuer, très modestement, à te faire revoir tes jugements définitifs… et merci pour ce présent fil)

je parle juste de l’expérience de pensée du chat telle qu'elle est présentée, je suis près à parier la dessus qu'après 10 demi-vies je joue 100 fois de suite la mort du chat à 1000 euros.
En plus de ce pari je rejoue la totalité des gains moins 1000 euros et pari que j'engrange au minimum 99 000 euros à la fin de l'opération.
Je serais curieux de connaitre le nombre de parieurs sur les mises contraires, perso je les encourage du fait que selon eux ils ne risquent qu'une perte sur deux.

curieux a écrit :je parle juste de l’expérience de pensée du chat telle qu'elle est présentée

curieux a écrit :Parce qu'au bout de 10 demi-vies de l'atome il n'en reste selon l'équation que 2^10 fois moins, et donc chat mort=chat vivant devient surtout 1024 chats morts versus 1 chat vivant.

Oui, mais non. Le truc de la désintégration de l'atome, dans l'optique de Schrödinger ça n'avait pas d'importance. C'était juste pour l'image. Le but pour lui, c'était juste d'introduire de l'aléatoire, un lancé de pièces à pile ou face (50/50). Aujourd'hui on utilise des mesures de spin ou des polarisations. A l'époque du chat, ce n'était pas d'actualité.

Si tu veux être vraiment tatillon : Schrödinger supposait que la mesure (l'ouverture de la boite) devait être faite exactement au temps de demi vie du noyau radioactif… là, la probabilité est d'un demi (c'est le cas particulier 50/50)

Pour le "lancer de pièce quantique", voir le lien de cosmicboy qui, dans son entier, me semble une bonne base pour une discussion généraliste. Ne fusse que pour être d'accord entre nous sur les concepts qu'on avance, les uns et les autres, par rapport aux définitions généralement scientifiquement consacrées, liées aux différentes interprétations :

https://journals.openedition.org/methodos/3118#tocto2n2


... et merde, j'avais dit que je n'interviendrai plus sur la question avant que la discussion ne soit réellement entamée entre vous.
Si j'ai écris ça (sur l'autre fil), c'est en réalité parce que je passe trop de temps sur ce forum et que j'ai un boulot de dingue par ailleurs... c'était pour m'obliger à ne plus venir voir ce qui se dit ...mais ça ne marche pas (du moins dans un premier temps, on verra... )

Dany a écrit : 15 avr. 2019, 12:34 c'était pour m'obliger à ne plus venir voir ce qui se dit ...mais ça ne marche pas.

Ben non, si ça marchait, ça se saurait.

Perso, plus j'en lis sur le quantique, moins je comprends parce que tout finit par trop se mélanger. Il va falloir que je reprenne tout à zéro.

Dany a écrit : 15 avr. 2019, 12:34Si tu veux être vraiment tatillon : Schrödinger supposait que la mesure (l'ouverture de la boite) devait être faite exactement au temps de demi vie du noyau radioactif… là, la probabilité est d'un demi (c'est le cas particulier 50/50)

Le problème est que ce n'est pas réalisable, c'est de la triche de réduire le problème à ce cas particulier, dans le cas d'un seul élément radioactif dont la demi-vie est de quelques secondes ou qq minutes, alors la décohérence (réduction du paquet d'ondes) tend à faire disparaitre ce genre d'états superposés.
C'est l'interaction avec l'environnement formé d'un grand nombre d'atomes qui agit alors en tant qu'observateur(s) et qui réduit la probabilité d'être dans le cas 1 chance sur deux, c'est le cas dans quasiment tous les cas de figure où on est sensé ouvrir la boite n'importe quand.
Chat ou pas il y a deux postulats qui entent en jeu ici et on ne peut pas profiter de l'un au détriment de l'autre, superposition d'états + décohérence.

Avec la MQ aussi on est sensé avoir une chance sur deux de passer sa tête à travers un mur mais les calculs montrent aussi qu'il faudrait renouveler la tentative des milliards de milliards de fois l'âge de l'univers pour peut-être y parvenir.

LoutredeMer a écrit : 15 avr. 2019, 14:02Perso, plus j'en lis sur le quantique, moins je comprends parce que tout finit par trop se mélanger. Il va falloir que je reprenne tout à zéro.

Le mieux, c'est de lire un livre sur l'histoire de la mécanique quantique, sur les événements qui ont amené à son état actuel.
Je ne pense pas qu'on puisse la comprendre facilement sans connaitre le cheminement scientifique qui été nécessaire pour la bâtir.

Dans les livres qui ne demandent aucune connaissance particulière en mathématiques ou physique, il y a Le grand roman de la physique quantique de Manjit Kumar. Ce n'est pas le meilleur, mais c'est le plus accessible et progressif selon moi.

Dany a écrit : 15 avr. 2019, 12:34Si j'ai écris ça (sur l'autre fil), c'est en réalité parce que je passe trop de temps sur ce forum et que j'ai un boulot de dingue par ailleurs... c'était pour m'obliger à ne plus venir voir ce qui se dit ...mais ça ne marche pas (du moins dans un premier temps, on verra... )

C'est pas grave! Dis-toi que dans une autre dimension~destinée, il y a un Dany pour qui ça marche!

Il y en a même une dans laquelle c'est la théorie d'Everett qui est la bonne interprétation!

Et une autre dans laquelle elle n'est pas la bo... ...Euh, non, ce serait paradoxal!

En fait, ça dépend de la conscience de l'observateur. Peut-être que dans ta dimension, c'est la bonne et pas dans la mienne.

Ha non, merde, ça te donne encore raison!

thewild a écrit : 15 avr. 2019, 15:28 Je ne pense pas qu'on puisse la comprendre facilement sans connaitre le cheminement scientifique qui été nécessaire pour la bâtir.

Il y a 10 ans quand j'ai commencé à lire sur le sujet quantique, j'ai eu une fulgurance : j'ai tout compris. Ca a duré une minute... Impossible d'y voir aussi clair depuis.

Merci pour les infos.

LoutredeMer a écrit : 15 avr. 2019, 17:07 Il y a 10 ans quand j'ai commencé à lire sur le sujet quantique, j'ai eu une fulgurance : j'ai tout compris. Ca a duré une minute... Impossible d'y voir aussi clair depuis.

Dure dure le principe du déterminisme avec la mécanique cantique.

Pour l'humour je préfère de loin la mécanique antique.