Le chat de Schrödinger

Miles Mathis, Bahrmanou

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• Publié par: Bahrmanou
• Publié le: 16 février 2014
• Nombre de lectures: 74
• Langue: Français

Extrait

L E CHAT DE S CHRÖDINGER

Miles Mathis

La S.P.A. : ce chat est en train de dormir.

Le chat de Schrödinger est une expérience par la pensée imaginée par Erwin Schrö- dinger pour répondre à l’Interprétation de Copenhague de la Mécanique Quan- tique. L’Interprétation de Copenhague, bâtie par Bohr, Heisenberg et d’autres, ex- plique les résultats d’expériences variées difficiles comme des probabilités surim- posées. En d’autres termes, puisque ces expériences ne pouvaient pas être expli- quées en utilisant une simple théorie physique ou de simples mathématiques, Bohr et les autres décidèrent d’exprimer les résultats par des mathématiques plus diffi- ciles et plus opaques, et par une théorie qui était intentionnellement et, on peut le dire, outrancièrement, irrationnelle.

Étonnamment, seuls deux physiciens majeurs en furent irrités. Schrödinger en fut irrité, Einstein également. Einstein présenta son fameux article EPR en 1935, ar-

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gumentant contre Bohr; et Schrödinger et son chat rejoignirent Einstein aussi- tôt après. Ces trois personnages étaient les seuls irréductibles contre Bohr, mais ils furent défaits. L’Interprétation de Copenhague est toujours l’interprétation ré- gnante. Oui, l’illogisme dirige toujours la maison de la physique des particules. Einstein, Schrödinger et le chat étaient morts lorsque la boîte fut ouverte, et ils sont toujours morts.

Je parlerai rapidement des deux côtés en opposition dans ce conflit. Schrödinger mit un chat dans une boîte (dans sa théorie). Il existe un certain mécanisme dans la boîte qui permet, ou non, de tuer le chat. Il y a un couvercle, et nous ne pouvons pas apercevoir le chat. Après un certain temps, nous nous posons la question : le chat est-il mort ou vivant? Schrödinger déclara que le chat devait être vivant ou mort. Étant donné que ce raisonnement est intuitivement vrai, l’Interprétation de Copenhague ne peut avoir raison.

Dans l’Interprétation de Copenhague de la MQ, tout état est représenté par une fonction d’onde, c’est-à-dire par une équation. Un système, ou un ensemble com- prenant plus d’un état possible, est représenté par une superposition de fonctions d’onde. Il s’ensuit qu’avant qu’une observation soit réalisée, le système est toujours surimposé. Les maths sont surimposées, le système doit donc l’être aussi. Le chat est à la fois vivant et mort.

Cette réponse stupide est juste un résultat des mathématiques probabilistes impli- quées, mais les mathématiciens et les physiciens préfèrent ne pas admettre ce fait. Ils devraient avoir mieux à nous proposer, mais ils sont très attachés à leurs mathé- matiques et ils n’aiment pas admettre que leur choix de mathématiques affecte, et peux même déterminer, la forme que la théorie finit par prendre. Une mathéma- tique complexe et abstraite conduira à une théorie complexe et abstraite, et dans le monde moderne, les maths viennent toujours en premier. La théorie n’est qu’un enrobage postérieur déposé sur ces maths. Comme je l’ai dit, les physiciens de- vraient savoir cela, puisqu’ils ont d’autres maths et d’autres théories qui prouvent justement ce que j’affirme, mais il n’y a toujours pas beaucoup de synthèse dans ce monde moderne. Les synapses entre les différentes disciplines sont manquantes, et nous avons seulement un ensemble de neurones isolés (en supposant que nous ayons autre chose que des mots vides et des nombres).

De toute façon, la manière dont les maths sont établies ne permet pas à ces phy- siciens de nous dire pourquoi nous ne voyons qu’un seul état. Du fait qu’il n’y a aucun mécanisme derrière ces maths, il n’y a aucun moyen d’expliquer comment le système transforme de multiples possibilités en une seule réalité. Plutôt que de chercher ce mécanisme, les physiciens modernes ont choisi la voie bien plus facile consistant juste à inventer un pseudo-mécanisme. Selon ce pseudo-mécanisme, c’est le fait de l’observation qui frappe les fonctions d’onde superposées, les trans- formant en un état réel. Ce pseudo-processus est appelé « effondrement de la fonction d’onde », mais ce n’est rien d’autre qu’une expression farfelue pour si- gnifier un ensemble de probabilités devenant une réalité. Oui, d’une manière ou

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d’une autre, votre œil possède la capacité mécanique merveilleuse de modeler des probabilités pour en faire une réalité, tout comme une main apparaissant de nulle part et étreignant l’expérience comme une motte d’argile.

Le pseudo-mécanisme a-t-il plus de contenu que cela? Non. On nous dit que des particules sont émises par l’œil ou le détecteur, causant un supposé effondrement de quanta, un peu à la manière de billes de billard électronique. Le mécanisme n’est rien d’autre qu’un tour de magie. L’observation doit causer l’effondrement, parce que, eh bien, quoi d’autre pourrait faire cela?

Mais la pseudo-théorie est encore pire que cela. Même quand elle croit dans ses désirs pieux, la théorie ne peut pas expliquer pourquoi nous voyons un effondre- ment dans la réalité plutôt qu’un effondrement différent dans une autre réalité. Nous avons droit à une « explication » pour un effondrementgénéral. Mais ce que nous observons est un effondrementparticulier. Nous ne voyons qu’un résul- tat parmi d’autres. Pourquoi les autres résultats ne nous apparaissent-ils pas? Pas d’explication à cela.

Si nous appliquons cela sur le chat, cet effondrement de la fonction d’onde nous dit que l’observation fait s’effondrer les deux probabilités en « vivant » ou « mort ». Mais la théorie ne peut pas nous dire quelle alternative choisir. Comment l’œil sait- il que la théorie demande mort plutôt que vivant, ou l’inverse, et comment l’œil fait-il savoir cela au chat? Il existe un choix ici, pas seulement un effondrement. Comment l’observation choisit-elle? Et une fois le choix fait, comment l’informa- tion est-elle communiquée?

Sur Wiki, nous obtenons l’explication de Steven Weinberg :

«Des progrès considérables ont été faits dans les années récentes vers la résolu- tion du problème, dans lesquels je ne peux pas entrer ici. Il suffit de dire que ni Einstein ni Bohr ne se sont focalisés sur le vrai problème avec la mécanique quantique. Les règles de Copenhague fonctionnent clairement, elles doivent donc 1 être acceptées» .

Imaginez ça. Quelqu’un a pensé que ceci était digne d’être cité, ou d’être écrit. Des progrès considérables ont été faits? « Nous devons les accepter » est un progrès considérable par rapport à quoi? Quelle phrase scientifique pourrait être moins scientifique que cela?

Le « progrès considérable » est en fait l’hypothèse des « mondes multiples » de Hugh Everett, qui est annoncée de façon tonitruante comme étant une hypothèse fascinante, jusqu’à aujourd’hui, par les divers magazines. Everett proposa en 1957 que toutes les possibilités existent simultanément, dans des mondes réels, mais

1. Weinberg,Steven (novembre 2005). "Einstein’s Mistakes". Physics Today 58:31.

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que ces mondes ne communiquent pas entre eux. Nous existons dans un de ces univers parallèles. Lorsque nous ouvrons la boîte dans lequel se trouve le chat, nous nous trouvons enchevêtrés avec ce chat. Le chat que nous voyons alors dé- pend de l’univers dans lequel nous sommes.

Le problème ici, cependant, est le même que précédemment. Cette hypothèse ne résout rien, elle ne fait qu’ajouter un peu plus de science-fiction à l’histoire. Il n’y a pas de réponse à la question «pourquoi voyons-nous le chat que nous voyons? ». En d’autres termes, il n’existe aucun mécanisme pour déterminer dans quel état particulier tombent les probabilités. Everett nous répond : «parce que c’est l’uni- vers dans lequel nous vivons», mais ce n’est qu’une échappatoire. C’est comme de demander pourquoi un cercle est courbe, et de recevoir la réponse : «parce qu’il est rond».

Même Roger Penrose admet que tout cela n’est pas satisfaisant :

« Je veux être clair sur le fait que, en l’état, c’est loin d’être une résolution du paradoxe du chat. Car il n’existe rien dans le formalisme de la mécanique quan- tique qui demande qu’un état de conscience ne puisse pas impliquer la perception simultanée d’un chat mort et d’un chat vivant ».

Eh bien, c’est réconfortant de constater que Penrose voit un problème ici, bien qu’il ne perçoive pas le vrai problème. J’espère que vous pouvez voir qu’il nous a juste orientés vers un autre et étrange nouveau problème, et un nouveau monde étrange où des gens peuvent voir des chat à la fois vivants et morts. Mais ce n’est pas de cela qu’il s’agit ici. Le problème est que nous n’avons pas de mécanisme derrière nos maths, nous n’avons donc pas la moindre idée de ce qui se passe, et nous voici obligés d’inventer des contes de fées pour expliquer la situation.

Ce conte de fées porte aujourd’hui un nom : décohérence. Décohérence est un de ces noms farfelus que les gens modernes aiment inventer pour couvrir le fait que dans la réalité, ils ne possèdent pas de réponse. Les probabilités décohèrent en une réalité, et l’observation cause la décohérence. Contenu en mots : zéro. Rien n’est dit ici. Ce sont de nouveaux mots posant comme signifiants, alors qu’ils n’ont aucune signification.

Vous pourriez croire que la décohérence est juste un phénomène de la physique des particules, mais vous auriez tort. Murray Gell-Mann, l’un des pères de la Chro- modynamique Quantique, nous dit, dans son livre récent,Le Quark et le Jaguar, que Mars est aussi une probabilité. Il se souvient d’une conversation avec Pauli, voici des décennies, dans laquelle ils agréèrent que Mars doit obéir aux lois de la Mécanique Quantique, tout aussi bien qu’un électron. Mars n’existe pas, tant que vous ne l’avez regardé.

Tout ceci est très édifiant en tant qu’étude d’une curieuse manie de la physique mo- derne, dans laquelle la rationalité peut être si facilement jetée par dessus bord par

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un siècle entier de scientifiques de haut niveau. Mais c’est encore plus édifiant de l’étudier maintenant que j’ai montré le simple mécanisme sous leurs maths. Dans mes articles surla superpositionetl’intrication, j’ai montré la solution logique à divers paradoxes, et cette solution demandait uniquement de donner au quanta un e spin réel. Les physiciens du 20siècle ont toujours résisté à cette solution. Pour- quoi ? Parce qu’elle aurait ruiné leurs mathématiques adorées. Elle n’aurait pas né- cessairement ruiné la fonction d’onde elle-même, mais elle aurait ruiné des maths aux opérateurs farfelus, les gauges et les symétries manufacturées. Et comme le siècle avançait, la liste des choses qu’elle aurait détruites grandissait. Étant donné que des piles de maths s’entassaient de plus en plus haut sur le problème pour le faire disparaître, toutes ces nouvelles maths auraient été ruinées, et avec elles, bien des maths anciennes également. Si l’on démontre que vos symétries ont été fabriquées, alors on verra que vos brisures de symétrie ont aussi été fabriquées, et toute la physique des particules depuis 1960 tomberait par terre. C’est pourquoi des gens comme Weinberg et Gell-Mann doivent défendre les anciennes théories jusqu’à aujourd’hui. Leurs Prix Nobel dépendent du maintien de la croyance en ces contes de fées.

J’ai écrit cet article pour attirer l’attention sur quelque chose d’autre d’intéressant dans tout ceci, et maintenant c’est presque un rajout. Bien que j’aime bien Schrö- dinger, son expérience du chat est en fait hors-sujet. Cette expérience n’adresse pas le problème comme il faudrait, et il ne résout donc pas ce problème comme il le devrait. Vous voyez, son chat peut être vivant ou mort, mais le problème de la théorie quantique n’est pas « vivant » ou « mort », le problème est « existence » ou « non-existence ». Il y a une grande différence, car un chat mort existe tou- jours. Le corps est là de toute façon. Mais lorsque nous appliquons la fonction d’onde à des quanta, nous ne calculons pas les probabilités de trouver un électron mort ou vivant, nous calculons la probabilité detrouverun électron. Si nous ne trouvons pas d’électron, ce n’est pas parce qu’il est mort, c’est parce qu’il n’est pas là. Il est autre part. Il n’existe pas dans la position ou au niveau d’énergie de la fonction spécifique. C’est très important, car même si nous aimons la théorie de Hugh Everett, nous pouvons maintenant la remplacer par une théorie de positions multiples à la place d’une théorie de mondes multiples. Une théorie de positions multiples est évidemment beaucoup moins radicale et beaucoup moins science- fictionnesque. Si l’électron ne se trouve pas en position A, il ne se trouve pas dans un univers parallèle, il est juste dans la position B ou C, etc.

Nous pouvons donc voir immédiatement que Schrödinger, bien qu’essayant de cla- rifier un problème, l’a au contraire rendu plus compliqué. Le problème aurait juste du être celui de l’existence en une certaine position ou niveau d’énergie, mais le problème du chat conduisit la physique quantique dans le domaine de la méta- physique et de l’épistémologie, et plus spécifiquement les deux problèmes encom- brants de la preuve et de l’observation. Par ce dernier, la question du chat devient une variation du vieux problème «si un arbre tombe dans la forêt». Nous ne par- lerons pas de la question du son, car il s’agit d’une complication supplémentaire,

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mais si un arbre tombe dans la forêt et que personne ne se trouve là pour le voir tomber, est-il tombé ? À moins que la physique désire se retirer dans l’idéalisme ou le solipsisme, on doit répondre oui. Dans l’énoncé, on nous dit que l’arbre tombe, et donc il tombe. L’observation n’a rien à voir là-dedans.

Malheureusement, la physique est tombée dans cet idéalisme sans même apparem- ment s’en rendre compte. Une fois que l’on permet à l’observateur de déterminer l’action d’une façon ou d’une autre, même dans le cas de l’intrication, tout tombe dans l’idéalisme. Si un observateurpeutdéterminer une interaction quantique, et même si Mars doit obéir aux lois quantiques, alors l’observateur doit détermi- nertousles résultats. C’est soit cela, ou alors la théorie doit pouvoir nous dire pourquoi certains évènements demandent des observateurs et d’autres non. Logi- quement, si les évènements quantiques sont exprimés par des fonctions d’onde, et si les fonctions d’onde requièrent une observation pour la décohérence, et si tous les corps sont faits de quanta, alors tous les évènements requièrent des observa- teurs. Et si l’observateur détermine tous les résultats, alors rien ne se passe hors de notre champ de vision ou de notre champ télescopique. L’univers au-delà de la portée de nos instruments doit être indéterminé et complètement enchevêtré, à moins que nous proposions des extra-terrestres munis de télescopes en train de pointiller l’univers entier. Cette théorie de l’observateur est une impasse physique, pour énormément de raisons.

Mais de plus grands problèmes furent introduits par cette histoire de chat. La preuve négative de Hume sur toute preuve revient par derrière, et nous devons retravailler dur toute cette matière à nouveau. Même Einstein comprenait Hume de travers, commeje l’ai montré dans un autre papier, et donc les deux aspects de l’argument furent immédiatement perdus à cette époque. Einstein déclare, dans une lettre à Born :

«qu’aucune causalité n’existe en relation avec l’observable ;Je suis bien conscient je considère cette réalisation comme conclusive».

Je suppose qu’Einstein pensait qu’il avait appris cela de Hume, mais il alla bien au-delà de ce que Hume avait montré ou prouvé. Hume avait montré que vous ne pouvez prouver la causalité; mais Hume ne montra pas en cela l’impossibilité d’une causalité. Une absence de preuve n’est pas une preuve d’absence. En résumé, Hume montra que la causalité, ainsi que toute autre chose, est impossible à prou- ver, soita priori, soita posteriori. C’est impossible à prouvera priori, parce que rien n’est prouvablea priori. Les seules choses de vraia priorisont les tautologies ou définitions, et vous ne pouvez prouver l’une ou l’autre. Une preuve commence par une définition, elle ne se termine pas par une définition. Et vous ne pouvez prou- ver des choses (générales)a posteriori, car des preuves venant d’une expérience sont toujours incomplètes. Il faudrait une quantité infinie de données pour prou- ver quelque chose à partir d’une expérience. Cet argument est fondamentalement

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équivalent à l’argument de Popper contre l’induction et au théorème d’incomplé- tude de Gödel. Et, oui, ces arguments sont généralement acceptés et généralement vus comme conclusifs. Cependant, aucun d’entre eux ne prouve quelque chose par lui-même. Parce que vous ne pouvez pas prouver que toutes les lignes sont des courbes ne signifie pas que toutes les lignes ne sont pas des courbes. Vous ne pouvez pas prouver que la causalité existe, mais votre incapacité à prouver la causalité ne signifie pas que la causalité soit fausse. Cela signifie simplement que vous ne pouvez pas le prouver d’une manière ou d’une autre, par la définition de « preuve ».

Einstein avait donc tort. La causalité n’a pas été prouvée fausse. Et parce que tous ceux qui se sont occupés du problème du chat avaient tort sur ce point, ils imagi- nèrent que des évènements sans cause ne posaient pas de problème. Ils pensaient quelque chose comme : « Bah, si la causalité a été prouvée fausse, nous n’avons pas besoin de perdre notre temps avec de la mécanique. La mécanique est la ma- chine des causes et des effets. Pas de cause, pas de mécanique». La physique était finie dès cet instant. Pas finie dans le sens de «compléte »,mais finie dans le sens de « évaporée ». Einstein et Schrödinger ne firent eux-mêmes aucun réel effort pour fournir une mécanique sous ces problèmes ou sous ces maths. Ils essayèrent de trouver une théorie plus rationnelle à glisser sous la fonction d’onde, mais ils passèrent très peu de temps à essayer de simplifier les maths et les mécanismes jusqu’à obtenir une expression logique de causes et d’effets. Pourquoi l’auraient- ils fait, puisque «la causalité n’existe pas» ?Einstein et Schrödinger avaient plus de scrupules que les autres, mais aucun des deux ne fut scrupuleux sur les méca- nismes. Einstein s’est permis de présenter les maths en tant que mécanisme dans sa Relativité Générale, et les équations d’onde de Schrödinger, quoique supérieures à celles d’Heisenberg, existaient aussi dans l’absence totale de mécanisme. Si les équations de Schrödinger avaient contenu la moindre parcelle de mécanisme, ce problème ne se serait jamais posé.

Conclusion : nous avons été témoins d’une autre tempête dans un verre d’eau. Comme pour le problème entier de Peano-Frege-Russell-Gödel-Zermelo de la théo- rie des ensembles, ce fut un problème fabriqué afin de donner aux universitaires quelque chose à faire. Comme d’habitude, ils parvinrent à le transformer en un siècle de blagues et de prix prestigieux. À la place d’une réponse tenant sur une ou deux pages, nous avons des générations entières de « génies » entrant dans les encyclopédies grâce à leurs «contributions »à cette question, et des centaines de milliers de pages de commentaires. Sous cette tempête repose le simple mé- canisme qui explique à la fois les données et les mathématiques : les quanta pos- sèdent du spin.

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