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L'effet d'observateur en mécanique quantique

par

Lal  Ariyaratna Pinnaduwage (note)

https://puredhamma.net/quantum-mechanics-buddhism-buddha-dhamma/quantum-mechanics-a-new-interpretation/quantum-mechanics-and-consciousness/observer-effect-quantum-mechanics/

20 mars 2018

1. L '« effet d'observateur »* ( parfois appelé « problème de mesure ») en mécanique quantique est celui de l'effondrement de la fonction d'onde. Mais l'essentiel est qu'il n'y a pas besoin d'un « effondrement de la fonction d'onde », comme nous l'expliquons dans cet article.  

  • Commençons par ce que l'on entend par « effondrement de la fonction d'onde ». C'est toujours bien de commencer par des notions de base.
  • 2. La fonction d'onde en mécanique quantique évolue de manière déterministe selon l'équation de Schrōdinger comme une superposition linéaire de différents états. (note) Mais les mesures réelles trouvent toujours le système physique dans un état défini. Par conséquent, il semble qu'au moment des mesures, tous ces états multiples devraient se réduire à un seul (celui observé).

    • Puisqu'un observateur est nécessaire pour effectuer une mesure (et donc « provoquer un effondrement »), on l'appelle « effet d'observateur ».

    3. Même si un tel « effet d'observateur » existe, la simple décision de faire une mesure ne rend pas une telle mesure « subjective » au sens où nous avons défini le terme subjectif dans l'article La mécanique quantique sera-t-elle capable d'expliquer la conscience?.

    • Il n'y a pas de « problème de mesure » en ce sens que l'état d'esprit « personnel » d'un observateur ne joue aucun rôle; n'importe qui peut lancer une mesure et obtenir le même résultat.  En outre, la fin d'une expérience donnée peut également être réalisée au hasard par un programme informatique et un observateur conscient n'est pas nécessaire.

    4. Cette controverse sur un « effet d'observateur » survient en premier lieu en raison de l'hypothèse que la fonction d'onde est « ontique », c'est-à-dire qu'elle contient toutes les informations correctes sur la particule.

    • Mais cette hypothèse a été rejetée non seulement par Einstein mais de nombreux autres, y compris Bell: «... Soit la fonction d'onde, telle que donnée par l'équation de Schrōdinger, n'est pas tout, soit elle n'est pas correcte. (Bell, 1987, p. 201).

    5. En outre, cette exigence de « réduire la fonction d'onde » ou l'implication d'un « observateur » est absente de la mécanique bohmienne, une version de la théorie quantique découverte par Louis de Broglie en 1927 et redécouverte par David Bohm en 1952 (Bohm, 1952 ). cf. https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_De_Broglie-Bohm

      En mécanique bohmienne, un système de particules est décrit en partie par sa fonction d'onde, évoluant, comme d'habitude, selon l'équation de Schrōdinger. Mais cette description est complétée par la spécification des positions réelles des particules par une « onde pilote » ou une « onde de guidage ». En mécanique bohmienne, les trajectoires des particules peuvent être tracées en temps réel sans avoir besoin d'un « effondrement de la fonction d'onde »

    6. Une expérience clé qui a conduit au concept d '« effet d'observateu r» est la fameuse « expérience à double fente ».

    • Cependant, des expériences récentes à double fente (Kocsis et al., 2011; Schleich, et al., 2013b), où les trajectoires individuelles des particules ont été surveillées et toute possibilité d'un «effet mental» ou d'un «effet observateur» a été écartée. cf Youtibe https://www.youtube.com/watch?v=zPolTp0ddRg  par David Louapre
    • Les résultats de ces expériences récentes se sont avérés cohérents avec les trajectoires des particules individuelles calculées avec la mécanique bohmienne.

    7. Tous les chemins possibles sont naturellement décrits par la mécanique bohmienne. Chacun peut se voir attribuer une probabilité et les résultats expérimentaux ont été vérifiés pour être en accord avec ces probabilités.

    • Ainsi, les mesures sont déterministes, en ce sens que lorsqu'une série de mesures est effectuée, le résultat est compatible avec les prédictions. Ces mesures sont objectives.
    • Une description détaillée de la mécanique bohmienne peut être trouvée dans (Durr, Goldstein et Zanghi, 1992).

    8. Les physiciens ont mis du temps à utiliser la mécanique bohmienne parce qu'elle implique plus de travail (résolution de l'équation de l'onde pilote), mais il y a eu un regain d'intérêt ces dernières années.

    • Nous avons fait une étude bibliographique sur le Science Citation Index et avons constaté que l'intérêt pour la mécanique bohmienne semble s'être accéléré à partir du tournant du siècle. Le nombre total de publications de 1992 à 1999 était de 52. Entre 2000 et 2005, 2006-2011 et 2012-2017, 134, 174 et 200 articles ont été publiés respectivement. Ainsi, même s'il a fallu du temps pour gagner du terrain, la mécanique bohmienne semble désormais attirer l'attention.

    9. En outre, une série d'articles récents ont illustré le beau lien entre la mécanique classique et la mécanique quantique; voir, par exemple, (Field, 2011; Taylor, 2003, Hanc et. al., 2003), qui a été signalé à l'origine par Feynman (Feynman, 1948).

    • Ces articles et d'autres montrent comment la «somme sur tous les chemins possibles» de Feynman en mécanique quantique (Feynman, 1948) converge vers le «chemin de moindre action» en mécanique classique à la limite h (constante de Planck) proche de zéro. Ainsi, la mécanique classique n'est qu'un cas limite de la mécanique quantique.

    10. D'autres articles ont décrit comment l'équation de Schrōdinger peut être dérivée de la mécanique classique; voir, (de Gosson et Hiley, 2011; Field, 2011; Schleich et al., 2013a).

    • La soi-disant « bizarrerie quantique » est due aux effets du principe d'incertitude de Heisenberg* , qui devient non négligeable lorsque h est non négligeable dans le domaine microscopique.

    11. Par conséquent, il n'y a aucun lien avec la conscience humaine dans les expériences de QM*. Les expériences de mécanique quantique fournissent toujours des résultats cohérents qui ne sont pas sujets ou même liés à « l'état conscient » de l'observateur.

    • Le besoin d'un esprit conscient «personnel» ou subjectif n'est même pas nécessaire; un ordinateur peut décider de manière aléatoire quand lancer / terminer une mesure et obtenir le même résultat.

    Les phénomènes quantiques peuvent être « étrange s» mais n'ont rien à voir avec l'esprit

    Les phénomènes quantiques, tout comme certains phénomènes de relativité, nous semblent « inhabituels », puisqu'ils n'ont été découverts que depuis 1900 et ne sont pas courants. Mais ils impliquent tous le comportement de la matière inerte à petite échelle (phénomènes quantiques), et des vitesses approchant la vitesse de la lumière (relativité). Ce comportement inhabituel n'a rien à voir avec la conscience humaine; c'est ainsi que la nature fonctionne dans le domaine microscopique.

    1. Deux problèmes doivent être séparés:

    (i) Les phénomènes quantiques présentent-ils des caractéristiques très différentes des phénomènes affichés par les systèmes classiques (newtoniens)?

    (ii) Les phénomènes quantiques fournissent-ils des preuves qu'ils sont liés à des phénomènes mentaux (c'est-à-dire, sont-ils affectés par l'état d'esprit particulier de l'expérimentateur?).

    2. La réponse à (i) ci-dessus est sans équivoque « oui ». Les expériences dont nous discutons ci-dessous présentent toutes des caractéristiques étrangères aux phénomènes affichés par les systèmes newtoniens ou classiques.

    3. Tant en relativité qu'en QM, l'état mental de l'observateur n'est PAS impliqué dans de tels « phénomènes extraterrestres ».

    • Par exemple, la relativité prédit que si une personne décolle dans une fusée, se déplace à des vitesses proches de la vitesse de la lumière pendant une période prolongée et revient, elle constatera que ceux sur Terre ont beaucoup plus vieilli que lui. C'est ce qu'on appelle la dilatation du temps.
    • Cependant, si deux personnes voyagent à des vitesses similaires pendant un certain temps et reviennent, la dilatation temporelle ressentie par les deux sera la même.
    • De la même manière, si l'une de ces expériences « bizarres » de QM est menée par deux personnes différentes, elles obtiendront le même résultat.

    4. Dans les deux cas de QM et de relativité, les résultats sont « bizarres » par rapport aux standards classiques, mais il n'y a pas d'implication de la « conscience de l'observateur »; et cette « bizarrerie » apparente dans la QM disparaît sans à-coup lorsque la constante de Planck* (h) devient négligeable (et en relativité lorsque la vitesse est réduite).

    • Il n'y a pas d '«effet d'esprit» ou d' «effet d'observateur» au sens de la subjectivité de l'observateur affectant les résultats de l'un ou l'autre type d'expérience; il n'y a pas de décisions subjectives à prendre pendant une expérience.
    • Par définition, à moins qu'un expérimentateur ne soit vraiment objectif, les résultats de toute expérience ne peuvent être reproduits.

    5. En d'autres termes, tous les phénomènes quantiques, ainsi que ceux expliqués par la relativité, sont objectifs tout comme les phénomènes classiques.

    • D'un autre côté, les phénomènes de l'esprit PEUVENT ÊTRE subjectifs. Comme indiqué précédemment, lors de la description des propriétés physiques de la matière, deux personnes peuvent être objectives, c'est-à-dire qu'elles rapportent la même longueur, le même poids, etc. pour un objet. Mais leur PERCEPTION d'une personne donnée X, d'un aliment ou d'une musique donnée, etc., pourrait être très différente. Ceux-ci sont subjectifs.

    • Par exemple, deux personnes ayant des opinions politiques opposées (A et B) peuvent rencontrer dans la rue un politicien C qui a des opinions compatibles avec celles de A. La personne A sera heureuse de rencontrer C et peut aller jusqu'à C, lui serrer la main et parlez-lui avec enthousiasme. D'un autre côté, la personne B aura automatiquement des pensées irritables à propos de C et évitera probablement C.

    • Quelles propriétés des neurones en A et B pourraient conduire à une si grande différence de sentiments et d'intentions (conscience) en voyant la même personne?

    • De tels états mentaux subjectifs ne jouent aucun rôle dans la réalisation d'expériences, qu'elles soient quantiques ou classiques. Mais ils jouent un rôle essentiel dans la prise de décisions au quotidien.

    6. Par conséquent, ces deux questions doivent être traitées séparément. Les phénomènes quantiques ont des caractéristiques très différentes des phénomènes classiques; mais les phénomènes tant quantiques que classiques sont objectifs. Il n'y a aucune preuve que des phénomènes quantiques aient quoi que ce soit à voir avec la conscience subjective d'un humain.

    • La distinction cruciale que nous devons réaliser ici est que l'expression « non déterministe » appliquée à de telles expériences de gestion de la qualité n'est pas correcte. Certaines mesures peuvent ne pas fournir l'emplacement exact d'une particule, par exemple. Il pourrait y avoir de nombreux emplacements possibles pour cette particule, mais ils peuvent tous être prédits avec précision avec les probabilités associées.

    • Il n'y a pas de « subjectivité intrinsèque » dans ces expériences, autre que l'indétermination représentée par le principe d'incertitude de Heisenberg. Si la même expérience est menée dans les mêmes conditions, le même résultat est obtenu indépendamment de qui fait l'expérience; aucun lien avec la conscience.

    Toutes les questions sur ces messages de QM peuvent être discutées sur le forum : « Mécanique quantique - Une nouvelle interprétation ».

    * * *

    Références

    Bell, JS (1987), Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics , Cambridge University Press.

    Bohm, D. (1952), Une interprétation suggérée de la théorie quantique en termes de variables «cachées», I et II, Physical Review , vol. 85, pp. 166-179 et pp. 180-193.

    de Gosson, MA et Hiley, BJ, (2011), Empreintes du monde quantique en mécanique classique, Found. Phys ., Vol. 41, pages 1415-1436.

    Durr, D., Goldstein, S., et Zanghi, N. (1992), L'équilibre quantique et l'origine de l'incertitude absolue, Journal of Statistical Physics , vol. 67, pages 843-907.

    Kocsis, S. et al., (2011),   Observation des trajectoires moyennes de photons uniques dans un interféromètre à deux fentes , Science,   vol. 332, pages 1170-1173.

    Feynman, RP (1948), Approche spatio-temporelle de la mécanique quantique non relativiste, Review of Modern Physics , vol. 20, pages 367-387.

    Field, JH (2011), Dérivation de l'équation de Schrōdinger à partir de l'équation de Hamilton-Jacobi dans la formulation intégrale de chemin de Feynman de la mécanique quantique, European Journal of Physics , vol. 32, pp. 63-87.

    Hanc, J., Tuleja, S., Hancova, M., (2003), Simple dérivation of newtonian mechanics from the principe of moindre action, American Journal of Physics , vol. 71, pages 386-391.

    Schleich, WP, Greenberger, DM, Kobe, DH et Scully, MO (2013a), équation de Schrōdinger revisitée, PNAS , vol. 110, pages 5374-5379.

    Schleich, WP, Freyberger, M., Zubairy, MS (2013b), Reconstruction of Bohm trajectories and wave functions from interferometric mesures, Physical Review A , vol. 87, 014102.

    Taylor, EF, (2003), Un appel à l'action, American Journal of Physics, vol. 71, pages 423-425.
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