Le chat de Schrödinger

Voilà et bien débute ici une série qui je l'espère sera longue concernant les expériences les plus marquantes de la physique et pour commencer celà :

L'expérience du chat ni mort ni vivant par Schrödinger

L'expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par l'un des pères fondateurs de la mécanique quantique, Erwin Schrödinger, afin mettre en évidence des lacunes supposées de cette description du monde.

En mécanique quantique, le monde microscopique est décrit en terme de probabilités et le déterminisme classique n'existe plus. On ne peut plus parler de la position d'une particule, mais seulement de sa probabilité de se trouver en un endroit donné. Ce concept est plutôt étrange, en tout cas très éloigné de notre expérience de la vie quotidienne. Mais comme la mécanique quantique a passé avec succès tous les tests expérimentaux inventés à ce jour, nous sommes bien obligés de l'accepter comme description de la réalité. Cependant, s'il est possible d'admettre que le monde microscopique est régi par les lois quantiques, cela devient plus difficile lorsque l'on parle de la vie de tous les jours.




Une expérience de pensée

L'expérience du chat de Schrödinger a justement été imaginée pour faire surgir l'indéterminisme microscopique dans le monde macroscopique de notre vie quotidienne. L'idée de Schrödinger consiste à placer un chat dans une boite fermée. Cette boite est pourvu d'un système destiné à tuer le chat (il s'agit évidemment d'une expérience de pensée.). Ce système est constitué d'un flacon de poison, d'une petite quantité de matière radioactive et d'un compteur Geiger. Lorsque la première désintégration d'un noyau radioactif se produit, le compteur Geiger réagit en déclenchant un mécanisme qui casse le flacon et libère le poison mortel. Ainsi, la désintégration d'un noyau radioactif, un processus microscopique, se traduit par la mort du chat, un événement macroscopique.

La désintégration d'un noyau radioactif est un processus purement quantique qui se décrit en termes de probabilités. Il est impossible de prévoir quel noyau se transformera en premier ou bien quand la première désintégration se produira. La seule chose que nous puissions calculer est la probabilité qu'un certain nombre de noyaux se soient désintégrés après un temps donné. Nous pouvons en particulier choisir une substance radioactive adéquate de telle façon qu'après cinq minutes, il y ait 50 pour cent de chances qu'un noyau se soit désintégré et 50 pour cent de chances que rien ne se soit produit.

Fermons donc la boite et patientons pendant cinq minutes. Puisque la désintégration radioactive s'exprime en termes de probabilités, le sort du chat ne peut être décrit qu'en termes similaires. Après cinq minutes, il y a donc 50 pour cent de chances que le chat soit mort et 50 pour cent de chances qu'il soit vivant.

Dans l'interprétation traditionnelle de la mécanique quantique, le chat n'est alors ni mort, ni vivant. Il se trouve dans une superposition de ces deux états. Ce n'est que lorsque nous ouvrons finalement la boite que l'un des deux états possibles devient la réalité. Le chat est alors soit vivant, soit mort.

L'interprétation traditionnelle de la mécanique quantique pose donc un problème. Il est possible d'imaginer qu'une particule se trouve dans une superposition d'états, chacun affecté d'une certaine probabilité. Cela devient en revanche très difficile lorsque l'on considère un objet macroscopique comme le chat en question. L'idée d'un animal ni mort, ni vivant, mais dans une superposition de ces états est plutôt difficile à accepter. C'est à ce problème que la théorie des univers parallèles vient apporter une solution élégante.

source : Olivier Esslinger 2003-2006,

http://www.astronomes.com/c7_bigbang/p754_chat.html

Ah ! Quelle belle expérience de pensée ! Celle-ci je l'avais apprise grâce à l'excellente émission de vulgarisation qui était diffusée sur Arte, Archimède.

Cette expérience a déchaîné les passions très longtemps, inspirant de nombreuses versions, dont l'une des plus controversées demandait si le résultat de l'expérience serait le même si l'on remplaçait le chat par le beau-frère de Erwin Schrödinger. Malheureusement, je n'ai pas de source pour prouver cette affirmation, mais cela était cité dans cette même émission.

Voilà j'ai trouvé sur ce forum internet http://www.boolsite.net/forum.php?catid=15&subid=1144
une explication qui vaut complément de celle ci-dessus:

Alors voila, que vous en ayez déjà entendu parler ou non, je trouve ce sujet assez intrigant et interressant.

Imaginez une boîte hermétique à tout : lumière, sons, rayons X,... tout ! Cette boîte est percée d'un trou (un petit hublot) que l'on obstrue de l'extérieur.

On place à l'intérieur un chat.

Jusque là, c'est simple.

On y dispose aussi un mécanisme constitué d'un atome d'uranium radioactif, d'un détecteur conçu pour détecter (cela semble logique) une fission de l'atome, et d'un système permettant de répandre du cyanure dans la boîte afin de tuer le chat (là, c'est moins logique, mais on vous laisse imaginer...).

Ainsi, si l'atome se dégrade (se fissure), le détecteur s'affole et déclenche le mécanisme tuant le chat. Si rien ne se passe, le chat reste vivant.

Vous avez bien compris ?

Schrödinger demande maintenant : "Dans quel état se trouve le chat juste avant que l'on regarde par le hublot ?" Là vous vous dites : "C'est simple le chat est mort OU vivant, soit l'un soit l'autre".

Eh bien pas tout à fait, pour ne pas dire pas du tout !

Schrödinger déclare que selon les fondements de la physique quantique, le chat n'est ni mort ni vivant. Il est à la fois mort ET vivant. Ne paniquez pas, je vous explique. Le nœud de l'affaire, c'est l'atome d'uranium. Vous l'aurez bien compris, c'est lui qui tue ou laisse en vie le chat. Le problème, c'est qu'aucun physicien ne pourra vous dire QUAND l'atome va se dégrader. Dans une seconde, dix heures, cent ans,... ? La seule chose que l'on peut faire est de calculer la probabilité pour que cela arrive.

Et cette probabilité vaut 50 %.

Il y a donc autant de chances que le chat soit mort ou vivant. Cette situation paradoxale vient du fait que l'atome d'uranium est un être quantique. De ce fait, il se trouve dans les deux états (dégradé et intact) en même temps, donc le chat aussi. Les deux probabilités se chevauchent réellement.

Ni l'un ni l'autre, mais les deux à la fois.

Jusque là, vous n'avez pas regardé le chat à travers le hublot, le fait de regarder étant l'acte important. En effet, regarder n'importe quelle particule quantique l'empêche de rester dans son double état ("ET") ce qui l'oblige à en choisir un des deux ("OU").

Mais alors que devient le chat ? Eh bien, il existe plusieurs solutions !

Une première évoquée par quelques scientifiques propose ceci : puisque rien d'autre que la vue ne peut influencer le chat et déterminer s'il est mort OU vivant, c'est notre curiosité qui l'aurait tué.

Mais les scientifiques enfoncent le clou en disant que le nerf optique qui achemine l'image vers le cerveau est parcouru par un flux électrique, lequel est un flux de particules quantiques. De là, qu'est-ce qui prouve que le flux n'a pas les deux états lui aussi ?

Euh... vous êtes toujours là ?

Explication : le flux transporte l'état "chat mort" ET l'état "chat vivant" ! Mais alors qui décide ? Les scientifiques proposent la conscience.

Ne riez pas ! C'est très sérieux, notre conscience fonctionne toujours sur un mode binaire : oui / non, ou j'aime / je n'aime pas,... Le fait est qu'on ne peut pas avoir les deux états superposés. Notre conscience opte donc pour l'un ou pour l'autre. Elle force le réel à adopter une tournure. Mais attention, on ne sait toujours pas qui choisit ! En fait, cela est assez inquiétant car cela signifie que rien n'existe en dehors de notre conscience.

Le problème se corse si on ne croit pas au choix de la conscience, car c'est dire que les deux états sont bien séparés lors de la mesure. Comme rien ne vient trancher, le chat se trouve dans deux univers parallèles. Dans l'un il est mort, dans l'autre vivant.

Evidemment, là vous commencez à ne plus voir où on en est !

En fait, chaque fois que vous faites un choix, le choix opposé est aussi fait dans un univers parallèle. Et vu que nous faisons des milliards de choix tous les jours, nous nous dupliquons autant de milliards de fois que nous faisons de choix dans des univers parallèles.

Mais le chat dans tout ça, est-il mort ou bien vivant ?

Eh bien c'est à tout un chacun de faire son choix, de sorte que c'est peut-être nous qui déterminons le devenir du chat...

Je vous laisse méditer là dessus.

Plus scientifiquement des chercheurs français ont déterminé que la période d'incertitude est inversement proportionnelle à la complexité d'un objet. Ce qui pour le chat, qui est un objet "complexe", revient à une période tellement courte qu'elle est négligeable.

Et bien dès le matin c'est pas évident ! Il y a donc autant de mondes parallèles que de choix possibles ? et ça tout au long de la vie, pour chaque personne ?

EXACT !

caro tu pourrais essayer de faire l'experience du shitsu de schrödinger

rien compris moi

Non, non !!!!!!!!!!! je ne tuerai pas le chein de ma maman, non mais !!!!!!
(ChoumX va voir dans les descriptions des cacas, tu comprendras mieux pourquoi maman veut tuer le chien de ma vraie maman !!!)