Beaucoup de fondateurs de la physique quantique ont eu du mal à accepter ses étranges conséquences. Schrödinger lui-même a exprimé ses doutes quant à l’interprétation de la mécanique quantique en termes d’ondes de probabilité dans un paradoxe désormais connu sous le nom de chat de Schrödinger.
Supposons que nous mettions un chat dans une cage avec un atome radioactif et un compteur Geiger. Un atome radioactif se désintégrera selon les lois de la probabilité. Si l’atome se désintègre, le compteur Geiger s’éteindra et allumera le marteau, le marteau brisera la bouteille de poison et le poison tuera le chat. Disons que la probabilité que cela se produise dans une heure est de 50 % (Fig. 21).
Fig. 21.
Le paradoxe du chat de Schrödinger
Alors, comment la mécanique quantique décrit-elle l’état d’un chat après une heure? Bien sûr, si nous regardons, nous constaterons que le chat est soit vivant, soit mort. Et si nous ne regardons pas? Il y a 50 % de chances que le chat soit mort. La probabilité que le chat soit vivant est également de 50 %.
Si nous pensons de manière classique, comme l’exige le réalisme matériel, et sommes guidés par les principes du déterminisme et de la continuité causale, nous pourrions alors établir une analogie mentale avec une situation dans laquelle quelqu’un lance une pièce de monnaie et la recouvre ensuite de sa paume. Nous ne savons pas si c’est face ou face, mais bien sûr, c’est l’un ou l’autre qui s’est produit. Le chat est soit vivant, soit mort, avec une probabilité de 50 % pour chaque résultat. Nous ne savons tout simplement pas quel résultat s’est réellement concrétisé. Ce n’est pas le scénario suggéré par les mathématiques de la mécanique quantique. La mécanique quantique aborde les probabilités de manière très différente. Elle décrit l’état du chat à la fin de l’heure comme étant à moitié mort, à moitié vivant. À l’intérieur de la boîte se trouve littéralement une «superposition cohérente d’un chat à moitié vivant et à moitié mort», comme cela sonne dans le jargon technique de la physique quantique. Le paradoxe d’un chat vivant et mort à la fois est une conséquence de la façon dont les calculs sont effectués en mécanique quantique. Aussi étranges que puissent être les conséquences de ces mathématiques, nous devons les prendre au sérieux, car ces mêmes mathématiques nous donnent les merveilles des transistors et des lasers.
Cette situation absurde est résumée par la parodie suivante du livre Old Possum’s Book of Practical Cats de T. S. Eliot :
Le chat de Schrödinger est un chat mystérieux,
il illustre des lois;
les choses complexes qu’il fait ont
aucune raison apparente;
cela confond les déterministes
et les pousse au désespoir,
Après tout, quand ils tentent de l’attraper,
le chat quantique est parti!
La parodie est bien sûr vraie: personne n’a vu de chat quantique, ni de superposition cohérente, en fait, pas même les physiciens quantiques. En fait, si nous regardons dans la boîte, nous voyons soit un chat vivant, soit un chat mort. L’inévitable question se pose: qu’y a-t-il de si spécial dans notre acte d’observation pour qu’il puisse résoudre le diabolique dilemme du chat?
C’est une chose de parler de manière plausible d’un électron passant simultanément par deux fentes, mais quand nous parlons d’un chat à moitié vivant et à moitié mort, l’absurdité de la superposition cohérente quantique devient évidente.
Une solution consiste à insister sur le fait que la prédiction mathématique de la superposition cohérente ne doit pas être prise au pied de la lettre. Au lieu de cela, en suivant l’interprétation en termes de statistiques d’ensemble privilégiée par certains matérialistes, on peut se convaincre que la mécanique quantique ne fait des prédictions que sur des expériences avec un très grand nombre d’objets. S’il y avait dix milliards de chats dans exactement les mêmes boîtes, la mécanique quantique nous dirait qu’au bout d’une heure, la moitié d’entre eux seraient morts – et l’observation confirmerait sûrement la véracité de cette affirmation. Peut-être que pour un chat, la théorie ne s’applique tout simplement pas. Un argument similaire a été avancé pour les électrons dans le chapitre précédent. Cependant, en fait, l’interprétation en termes d’ensembles se heurte à des difficultés même lorsqu’il s’agit d’expliquer le motif d’interférence dans une simple expérience à double fente.
De plus, l’interprétation en termes d’ensembles équivaut à abandonner la mécanique quantique en tant que théorie physique permettant de décrire un seul objet ou un seul événement. Puisque des événements uniques se produisent (et que même des électrons uniques ont été isolés), nous devrions pouvoir parler d’objets quantiques uniques. En fait, la mécanique quantique a été formulée en relation avec des objets uniques, malgré les paradoxes que cela soulève. Nous devons nous préparer au paradoxe de Schrödinger et chercher un moyen de le résoudre. L’alternative est de ne pas avoir de physique du tout pour les objets individuels – ce qui est totalement inacceptable.
Aujourd’hui, face au paradoxe du chat de Schrödinger, de nombreux physiciens préfèrent se cacher derrière la philosophie anti-métaphysique du positivisme logique. Cette philosophie est née de l’ouvrage du philosophe viennois Ludwig Wittgenstein, Tractatus Logico-Philosophicus, dans lequel il a exprimé son célèbre jugement: «Ce dont on ne peut pas parler, il faut le taire.» Suivant cette règle, ces physiciens – nous pourrions les appeler l’école néo-Copenhague – prétendent que nous devrions limiter notre discussion sur la réalité à ce qui est visible, plutôt que d’essayer d’affirmer la réalité de quelque chose qui ne peut être observé. Pour eux, l’argument principal est qu’on ne voit jamais de superposition cohérente. Le chat inaperçu est-il à moitié vivant ou à moitié mort? Ils diraient qu’une telle question ne peut être posée parce qu’il est impossible d’y répondre. Bien sûr, c’est du sophisme. Une question à laquelle on ne peut pas répondre directement peut néanmoins être abordée indirectement et la réponse peut être calculée en fonction de la cohérence avec ce que nous pouvons savoir directement. De plus, éviter complètement les questions métaphysiques est incompatible avec l’esprit de l’interprétation originale de Copenhague et avec les vues de Bohr et Heisenberg.
Selon Bohr, l’interprétation de Copenhague réduit l’absurdité du chat mi-mort, mi-vivant grâce au principe de complémentarité: la superposition cohérente est une abstraction; dans l’abstrait, un chat peut exister à la fois vivant et mort. Cette description s’ajoute à la description que l’on donne d’un chat mort ou vivant lorsque nous l’apercevons. Selon Heisenberg, la superposition cohérente – le chat à moitié vivant, à moitié mort – existe avec une puissance transcendantale. C’est notre observation qui «réduit» l’état double du chat en un seul.
Comment devrions-nous comprendre ce concept d’un chat mi-vivant, mi-mort existant en puissance? La réponse, qui ressemble à de la science-fiction, a été proposée par les physiciens Hugh Everett et John Wheeler. Selon Everett et Wheeler, les deux possibilités se réalisent – un chat vivant et un chat mort – mais elles se produisent dans des réalités différentes, ou dans des univers parallèles. Pour chaque chat vivant que nous trouvons dans une boîte, notre homologue dans un univers parallèle ouvre celui de notre boîte pour découvrir celui mort de notre chat. L’observation de l’état double d’un chat provoque la division de l’univers lui-même en branches parallèles. C’est une idée intrigante sur laquelle certains auteurs de science-fiction (notamment Philip K. Dick) ont capitalisé. Malheureusement, c’est aussi une idée coûteuse. Selon lui, la quantité de matière et d’énergie doublerait à chaque fois qu’une observation provoquerait la division de l’univers. Cela heurte notre penchant pour la parcimonie, qui est peut-être un préjugé mais qui constitue néanmoins la pierre angulaire du raisonnement scientifique. De plus, comme les univers parallèles n’interagissent pas, cette interprétation est difficile à tester expérimentalement et est donc scientifiquement inutile. (Dans la fiction, les choses sont plus simples. Dans le roman L’Homme au Haut Château de Philip K. Dick, des univers parallèles interagissent. Sinon, comment pourrait-il y avoir une intrigue?)
Heureusement, il existe une solution idéaliste possible. Puisque notre observation résout comme par magie la dichotomie du chat, ce doit être nous – notre conscience – qui provoque l’effondrement de la fonction d’onde du chat. Les réalistes matériels n’aiment pas cette idée car elle fait de la conscience une entité causale indépendante; l’admettre serait enfoncer des clous dans le cercueil du réalisme matériel. Contrairement au matérialisme, des scientifiques aussi célèbres que John von Neumann, Fritz London, Edmond Bauer et Eugene Wigner étaient d’accord avec cette solution au paradoxe.
Solution idéaliste
Selon la solution idéaliste, c’est l’observation de l’esprit conscient qui met fin à la dichotomie du chat vivant ou mort. Comme les archétypes de Platon, des superpositions cohérentes existent dans une féerie d’ordre transcendantal jusqu’à ce que nous les effondrions et les amenions dans le monde de la manifestation par notre acte d’observation. Dans ce cas, nous sélectionnons un aspect parmi deux, ou plusieurs, résolus par l’équation de Schrödinger; Bien sûr, il s’agit d’un choix limité, soumis à la contrainte de probabilité générale des mathématiques quantiques, mais c’est néanmoins un choix.
Même si le réalisme matériel est erroné, devrions-nous abandonner rapidement l’objectivité scientifique et inviter la conscience dans notre science? L’un des pionniers de la physique quantique, Paul Dirac, a dit un jour que les grandes avancées en physique impliquent toujours l’abandon de certains grands préjugés. Il est peut-être temps d’abandonner le parti pris de la stricte objectivité. Bernard D’España considère l’objectivité permise par la mécanique quantique comme une objectivité faible. Au lieu de l’indépendance des événements par rapport à l’observateur qu’exige une stricte objectivité, la mécanique quantique permet une certaine intervention de l’observateur, mais de telle manière que l’interprétation des événements ne dépend d’aucun observateur individuel. Cette faible objectivité représente l’invariance des événements par rapport à l’observateur : quel que soit l’observateur, l’événement reste le même. Étant donné que les mesures individuelles impliquent un choix subjectif, ce principe est clairement statistique et l’invariance de l’observateur ne s’applique qu’à un grand nombre d’observations, ce qui n’est pas nouveau. Après avoir accepté depuis longtemps l’interprétation probabiliste de la mécanique quantique, nous sommes désormais obligés d’accepter la nature statistique de certains de nos principes scientifiques – par exemple le principe de causalité. Comme le démontre régulièrement la psychologie cognitive, nous pouvons certainement faire de la science avec une faible objectivité ainsi définie. Nous n’avons pas vraiment besoin d’une stricte objectivité.
La solution au paradoxe de Schrödinger par l’intervention de la conscience est la plus simple – si simple qu’elle est parfois qualifiée de solution naïve. Cependant, de nombreuses questions ont été posées à propos de cette décision, et ce n’est qu’en répondant à ces questions que nous pourrons surmonter l’accusation de naïveté.
Questions concernant la solution idéaliste
Une question que vous vous posez peut-être encore est la suivante : comment un chat peut-il être à moitié vivant et à moitié mort? Ce n’est pas possible – si l’on pense en termes de réalisme matériel. Le réalisme matériel suggère que l’état d’un chat à un moment donné doit être causalement continu : il est soit l’un soit l’autre, soit vivant, soit mort. Cependant, la pensée matérialiste est une conséquence d’hypothèses de continuité causale et de descriptions d’événements selon l’un ou l’autre. Ces hypothèses ne sont pas nécessairement vraies, surtout lorsqu’elles sont testées par des expériences de mécanique quantique.
Le philosophe idéaliste ne s’inquiète pas particulièrement du paradoxe d’un chat à la fois vivant et mort. Dans une histoire, on montrait à un maître Zen un soi-disant homme mort qui était sur le point d’être enterré. Lorsqu’on lui a demandé si une personne était vivante ou morte, le maître Zen a répondu: «Je ne peux pas le dire.» Comment pourrait-il? Selon l’idéalisme, l’essence de l’homme – la conscience – ne meurt jamais. Il serait donc erroné de dire directement qu’une personne est morte. Cependant, lorsque le corps d’une personne est préparé pour l’enterrement, il serait absurde de dire qu’elle est vivante.
Le chat est-il vivant ou mort? Lorsqu’on a demandé au maître zen Zeshu: «Un chien a-t-il la nature de Bouddha?», il a répondu «mu». Là encore, répondre «non» serait une erreur puisque, selon les enseignements du Bouddha, tous les êtres ont la nature de Bouddha. Répondre «oui» serait également risqué, puisque la nature de Bouddha doit être réalisée et vécue, et non comprise intellectuellement. Par conséquent, le maître a répondu «mu» – ni oui ni non.
Apparemment, lorsque la mécanique quantique affirme qu’au bout d’une heure, le chat de Schrödinger est à moitié vivant et à moitié mort, elle assume une philosophie idéaliste similaire à celle des maîtres Zen. Comment est-ce possible? Comment la conscience peut-elle jouer un rôle décisif dans la formation de la réalité du monde physique? Cela ne présuppose-t-il pas la suprématie de la conscience sur la matière?
Si avant de regarder à l’intérieur de la boîte, le chat de Schrödinger est à la fois vivant et mort, mais qu’après avoir regardé à l’intérieur, il est dans un seul état (vivant ou mort), alors simplement en regardant, nous devons faire quelque chose. Comment un regard fugace peut-il affecter la condition physique d’un chat? Les réalistes posent ces questions pour tenter de réfuter l’idée selon laquelle la conscience provoque l’effondrement d’une superposition cohérente.
Oui, la solution idéaliste implique bien l’action de la conscience sur la matière. Mais cet impact ne pose problème que pour le réalisme matériel. Dans cette philosophie, la conscience est considérée comme un épiphénomène de la matière, et il semble impossible qu’un épiphénomène de la matière puisse affecter le tissu même à partir duquel elle est formée – se provoquant essentiellement. Ce paradoxe causal est évité par l’idéalisme moniste, dans lequel la conscience est primordiale. Dans la conscience, les superpositions cohérentes représentent des objets transcendantaux. Ils ne deviennent immanents que lorsque la conscience, par un processus d’observation, sélectionne l’un des nombreux aspects d’une superposition cohérente, bien que son choix soit limité par les probabilités permises par le calcul quantique. (La conscience est respectueuse des lois. La créativité du cosmos vient de la créativité de ses lois quantiques, et non de l’anarchie arbitraire.)
Selon l’idéalisme moniste, les objets sont déjà dans la conscience en tant que formes de possibilité naissantes, transcendantes et archétypales. L’effondrement ne consiste pas à faire quelque chose aux objets en les mesurant, mais à choisir et à reconnaître le résultat de ce choix. Jetez un autre regard sur l’illustration précédente de la gestalt «Ma femme et ma belle-mère» (Fig. 12). Cette illustration contient une superposition d’images. Quand on voit une épouse (ou une belle-mère), on ne fait rien avec la photo. Nous choisissons et reconnaissons simplement notre choix. Le processus par lequel la conscience effondre une fonction d’onde ressemble à ceci.
Cependant, il existe des dualistes qui tentent d’expliquer l’action de la conscience dans le paradoxe de Schrödinger, trouvant des preuves de psychokinésie – la capacité de déplacer la matière par l’action de l’esprit. Eugene Wigner soutient que si un objet quantique peut influencer notre conscience, alors la conscience doit être capable d’influencer un objet quantique. Cependant, les preuves de la psychokinésie sont insuffisantes et discutables. En outre, l’examen d’un autre paradoxe – le «paradoxe de l’ami de Wigner» – exclut essentiellement une interprétation dualiste.
Le paradoxe de l’ami de Wigner
Supposons que deux personnes ouvrent simultanément la boîte contenant le chat de Schrödinger. Si l’issue de l’effondrement est choisie par l’observateur, comme l’implique la solution idéaliste, alors que se passera-t-il si les deux observateurs font des choix différents – cela ne créerait-il pas un problème? Si nous disons non, alors un seul des observateurs peut faire un choix, et les partisans du réalisme considèrent à juste titre cette solution comme insatisfaisante.
Dans le paradoxe de l’ami de Wigner, formulé par le physicien Eugene Wigner, ce qui se passe, c’est qu’au lieu d’observer le chat lui-même, Wigner demande à son ami de le faire. Son ami ouvre la boîte, voit le chat puis rapporte le résultat de son observation à Wigner. A ce stade, nous pouvons dire que Wigner vient d’actualiser une réalité qui inclut son ami et le chat. Il y a ici un paradoxe: le chat était-il vivant ou mort lorsque l’ami de Wigner l’a observé, mais avant qu’il ne rapporte le résultat de l’observation? Dire que lorsque l’ami de Wigner a observé le chat, son état ne s’est pas effondré, c’est dire que son ami était inconscient jusqu’à ce que Wigner le lui demande – que la conscience de son ami ne pouvait pas décider si le chat était vivant ou mort sans l’incitation de Wigner. Ceci est assez similaire au solipsisme, une philosophie qui croit que vous êtes le seul être conscient et que tout le reste est le fruit de votre imagination. Pourquoi Wigner devrait-il être l’agent privilégié autorisé à provoquer l’effondrement de la fonction étatique du chat?
Supposons que nous disons plutôt que l’effondrement de la superposition provoque la conscience de l’ami de Wigner. Cela n’ouvre-t-il pas la boîte de Pandore? Si Wigner et son ami regardent un chat en même temps, quel choix importera? Et si deux observateurs faisaient des choix différents? Si les individus déterminaient le comportement du monde objectif par leurs choix, alors la vie se transformerait en enfer absolu, car, comme nous le savons, les impressions subjectives sont souvent contradictoires. Dans un tel cas, la situation serait similaire à celle dans laquelle des automobilistes venant de directions différentes choisiraient à leur guise la couleur du feu de circulation (rouge ou vert). Cet argument est souvent considéré comme le coup fatal porté à la solution du paradoxe de Schrödinger par une intervention consciente. Cependant, cela n’est que fatal à l’interprétation dualiste. Pour comprendre pourquoi il en est ainsi, examinons plus en détail le paradoxe de Wigner.
Wigner a comparé sa situation paradoxale à celle dans laquelle un appareil inanimé est utilisé pour faire des observations. Lorsqu’un mécanisme est utilisé, il n’y a pas de paradoxe. Il n’y a rien de paradoxal ou de frustrant à ce qu’une machine soit dans un état d’incertitude pendant un certain temps, mais l’expérience nous dit que l’observation d’un être conscient est cruciale. Une fois qu’un être conscient fait une observation, la réalité matérielle se manifeste dans un seul état. Selon Wigner :
Par conséquent, un être conscient doit jouer un rôle différent dans la mécanique quantique qu’un appareil de mesure inanimé… Cet argument suppose que «mon ami» a les mêmes types d’impressions et de sensations que moi – en particulier, qu’après avoir interagi avec un objet , il n’est pas dans un état inconscient… Il n’est pas nécessaire de voir ici une contradiction du point de vue de la mécanique quantique orthodoxe, et il n’y en a pas si l’on croit que l’alternative n’a pas de sens – la conscience de mon ami contient-elle… …l’impression de voir [soit un chat mort, soit un chat vivant]. Cependant, nier à ce point l’existence de la conscience d’un ami est sans aucun doute une position contre nature, proche du solipsisme, et peu de gens seront d’accord avec cela dans leur cœur.
C’est un paradoxe insidieux, mais Wigner a raison. Il n’est pas nécessaire de dire que tant que Wigner ne manifeste pas son ami, celui-ci est dans un état inconscient. De même, nous n’avons pas besoin de recourir au solipsisme. Il existe une autre alternative.
Le paradoxe de Wigner ne surgit que lorsqu’il émet l’hypothèse dualiste sans fondement selon laquelle sa conscience existe séparément de celle de son ami. Le paradoxe disparaît s’il n’y a qu’un seul sujet, plutôt que des sujets séparés comme nous les comprenons habituellement. L’alternative au solipsisme est une conscience-sujet unique.
Quand j’observe, je vois le monde entier de la manifestation, mais ce n’est pas du solipsisme, puisqu’aucun individu ne se voit par opposition aux autres. Erwin Schrödinger avait raison lorsqu’il disait: «La conscience est la seule chose pour laquelle il n’y a pas de pluriel.» L’étymologie et l’orthographe ont préservé le caractère unique de la conscience. Cependant, l’existence de termes tels que «je» et «mien» dans le langage nous entraîne dans un piège dualiste: nous nous considérons séparés parce que nous parlons de nous-mêmes de cette manière.
De la même manière, les gens s’habituent à penser à la conscience, comme dans la question: «Un chat a-t-il une conscience? Ce n’est que dans le réalisme matériel que la conscience représente quelque chose qui peut simplement être possédé. Une telle conscience serait déterministe, non libre et ne vaudrait pas la peine d’être créée.
La marmite surveillée bout toujours
Examinons une autre complication du paradoxe de Schrödinger. Supposons que le chat de Schrödinger soit lui-même un être conscient. La situation devient encore plus critique si l’on suppose qu’il y a une personne dans la boîte avec un atome radioactif, une bouteille de poison et tout le reste. Supposons alors qu’au bout d’une heure nous ouvrions la boîte, et s’il est encore en vie, nous lui demandions s’il a vécu l’état mi-mort, mi-vivant? Il répondra – bien sûr que non! Réfléchissez un peu. Et si on lui demandait s’il se sentait vivant tout le temps? Si cette personne est suffisamment réfléchie, après réflexion, elle dira probablement non. Vous voyez, nous ne sommes pas toujours conscients de notre corps. En fait, dans des circonstances ordinaires, une personne est très peu consciente de son corps. Par conséquent, du point de vue d’une interprétation idéaliste, ce qui se passe peut être décrit comme suit. Pendant une heure, l’homme se rendait compte de temps en temps qu’il était en vie. En d’autres termes, il s’est observé. À ces moments-là, sa fonction d’onde s’est effondrée et, heureusement, à chaque fois, le choix s’est porté sur l’état vivant. Entre ces moments d’effondrement des vagues, sa fonction d’onde s’est élargie et est devenue une superposition cohérente des états mort et vivant dans un domaine transcendantal au-delà de l’expérience.
Vous savez comment nous voyons les films. Notre cerveau n’est pas capable de distinguer les images fixes individuelles qui défilent devant nos yeux à une vitesse de vingt-quatre images par seconde. De même, ce qui semble être une continuité pour celui qui s’observe est en fait un mirage composé de nombreux effondrements discrets.
Ce dernier argument signifie également que nous ne pourrions pas sauver le chat de Schrödinger du résultat cruel de la désintégration radioactive en le regardant constamment, et en effondrant ainsi continuellement sa fonction d’onde et en le maintenant en vie. C’est une noble impulsion, mais elle est vouée à l’échec – pour la même raison qu’une marmite surveillée bout, bien que le proverbe suggère le contraire. C’est bien que le pot soit surveillé, car si nous pouvions empêcher le changement en regardant simplement un objet, le monde serait rempli de narcissiques essayant d’éviter la vieillesse et la mort en méditant sur eux-mêmes.
Le rappel d’Erwin Schrödinger doit être pris en compte: «Les observations doivent être considérées comme des événements individuels discrets. Il y a des écarts entre eux que nous ne pouvons pas combler.»
La solution au paradoxe du chat de Schrödinger nous en dit long sur la nature de la conscience. En manifestant la réalité matérielle, il fait un choix entre des alternatives; c’est transcendantal et un; et ses actions échappent à notre perception quotidienne normale. Bien entendu, du point de vue du bon sens, aucun de ces aspects de la conscience ne semble aller de soi. Essayez de maîtriser votre incrédulité et rappelez-vous ce que Robert Oppenheimer a dit un jour: «La science a une signification extraordinaire.»
L’effondrement quantique est un processus de sélection et de reconnaissance par un observateur conscient; il n’y a finalement qu’un seul observateur. Cela signifie que nous devons résoudre un autre paradoxe classique.
Quand la mesure est-elle terminée ?
Selon certains réalistes, une mesure est complète lorsqu’un appareil de mesure classique, comme le compteur Geiger dans la cage du chat de Schrödinger, mesure un objet quantique; il se termine lorsque le compteur clique. Notez que si nous prenons cette décision, alors le paradoxe de l’état double du chat ne se pose pas.
Cela me rappelle une histoire. Deux hommes âgés discutaient et l’un d’eux se plaignait de goutte chronique. Un autre a déclaré avec une certaine fierté: «Je n’ai pas à m’inquiéter de la goutte; Je prends une douche froide tous les matins. Le monsieur souffrant de goutte l’a regardé d’un air moqueur et a répondu: “Alors, tu prends plutôt des douches froides chroniques!”
Ces réalistes tentent de remplacer la dichotomie du chat de Schrödinger par la dichotomie des niveaux quantique et classique. Ils divisent le monde en objets quantiques et instruments de mesure classiques. Toutefois, une telle dichotomie est intenable et totalement inutile. Nous pouvons affirmer que tous les objets sont soumis à la physique quantique (l’unité de la physique!), et en même temps répondre de manière satisfaisante à la question: «Quand la mesure se termine-t-elle?»
Qu’est-ce qu’une mesure? Pour le dire un peu différemment, quand peut-on dire que la mesure quantique est terminée? Vous pouvez aborder la réponse de manière historique.
Werner Heisenberg, qui a proposé le principe d’incertitude, a formulé une expérience de pensée que Bohr a encore peaufinée. David Bohm a récemment décrit une expérience que j’utiliserai ici. Supposons que la particule est au repos dans le plan de la cible du microscope et analysons son observation depuis la position de la physique classique. Pour observer une particule cible, nous pointons vers elle une autre particule (à l’aide d’un microscope), qui est déviée par la particule cible sur une plaque photographique, laissant une marque dessus. Grâce à l’étude de la trace et à notre connaissance du fonctionnement du microscope, nous pouvons, conformément à la physique classique, déterminer à la fois la position de la particule cible et l’impulsion qui lui est impartie au moment de la déviation. Les conditions expérimentales spécifiques n’affectent pas le résultat final.
En mécanique quantique, tout cela change. Si la particule cible est un atome et si nous l’observons avec un microscope électronique dans lequel un électron est dévié par l’atome sur une plaque photographique (Fig. 22), les quatre considérations suivantes se posent:
1. L’électron dévié doit être décrit à la fois comme une onde (lorsqu’il se déplace de l’objet O vers l’image P) et comme une particule (lorsqu’il atteint P et laisse une trace T).
2. En raison de cet aspect ondulatoire de l’électron, l’image P nous donne uniquement la distribution de probabilité de la position de l’objet O. En d’autres termes, la position n’est déterminée que dans les limites d’une certaine incertitude ∆x.
3. De la même manière, a soutenu Heisenberg, la direction de la trace T nous donne uniquement la distribution de probabilité de l’impulsion O et, ainsi, détermine l’impulsion uniquement dans les limites de l’incertitude ∆p. À l’aide de mathématiques simples, Heisenberg a pu montrer que le produit de deux incertitudes est supérieur ou égal à la constante de Planck. C’est le principe d’incertitude de Heisenberg.
4. Dans une description mathématique plus détaillée, Bohr a montré que la fonction d’onde d’un atome observé ne pouvait être déterminée séparément de la fonction d’onde de l’électron utilisé pour l’observer. En réalité, a déclaré Bohr, la fonction d’onde de l’électron ne peut être séparée de la fonction d’onde de l’émulsion photographique. Et ainsi de suite. Il est impossible de tracer une ligne de démarcation sans ambiguïté dans cette chaîne.
<strong”>Fig. 22.
Microscope Bohr-Heisenberg
Malgré l’incertitude quant au tracé de la ligne de démarcation, Bohr a estimé que nous devions la tracer en raison de «l’utilisation nécessaire de concepts classiques dans l’interprétation de toutes les mesures correctes». Bohr était réticent à admettre que le cadre expérimental devait être décrit dans un langage purement classique. Il faut supposer que la dichotomie des ondes quantiques se termine dans l’appareil de mesure. Cependant, comme l’a montré de manière convaincante le philosophe John Schumacher, toutes les expériences réelles contiennent un deuxième microscope Heisenberg intégré: le processus de visualisation d’une trace dans une émulsion implique le même type de considération que ce qui a conduit Heisenberg au principe d’incertitude (Fig. 23). Les photons de l’émulsion sont amplifiés par le propre appareil visuel de l’expérimentateur. Pouvons-nous ignorer la mécanique quantique de notre propre vision? Si ce n’est pas le cas, notre conscience cérébrale, notre esprit et notre conscience ne sont-elles pas inextricablement liées au processus de mesure?
Fig. 23.
Mécanique de la vision. Un autre microscope Heisenberg en action?
Un chat appartient-il au monde quantique ou classique?
Quand on y réfléchit, il devient clair que Bohr remplaçait une dichotomie par une autre – la dichotomie du chat par la dichotomie d’un monde divisé en systèmes quantiques et classiques. Selon Bohr, nous ne pouvons pas séparer la fonction d’onde d’un atome de tout le reste de la cellule (divers instruments de mesure pour déterminer la désintégration d’un atome, comme un compteur Geiger, une bouteille de poison et même un chat), et donc la ligne que nous traçons entre le micromonde et le macrocosme s’avère complètement arbitraire. Malheureusement, Bohr a également parlé de la nécessité de reconnaître que la mesure à l’aide d’un mécanisme – un appareil de mesure – résout la dichotomie de la fonction d’onde quantique.
Cependant, tout corps macroscopique est en fin de compte un objet quantique; il n’existe pas d’objet classique à moins que nous ne soyons prêts à accepter la vicieuse dichotomie quantique/classique en physique. Il est vrai que dans la plupart des situations, le comportement d’un corps macroscopique peut être prédit sur la base des règles de la mécanique classique. (Dans de tels cas, la mécanique quantique fait les mêmes prédictions mathématiques que la mécanique classique: c’est le principe de correspondance que Bohr lui-même a découvert.) Pour cette raison, nous considérons souvent grossièrement les corps macroscopiques comme classiques. Cependant, le processus de mesure n’est pas un tel cas et le principe de correspondance ne s’y applique pas. Bien sûr, Bohr le savait. Dans ses célèbres débats avec Einstein, Bohr a souvent invoqué la mécanique quantique pour décrire les corps macroscopiques en mesure afin de contrer les objections pointues d’Einstein aux ondes de probabilité et au principe d’incertitude.
Comme exemple du différend entre Bohr et Einstein, considérons la situation de l’expérience de la double fente, mais avec un aspect supplémentaire. Supposons qu’avant de frapper la double fente, les électrons traversent une seule fente du diaphragme – son but est de déterminer avec précision la position initiale des électrons. Einstein a proposé d’installer cette première fente sur des ressorts extrêmement sensibles (Fig. 24). Il a soutenu que si la première fente dévie un électron vers le haut des deux fentes, alors, en raison du principe de conservation de l’impulsion, le premier diaphragme se déplacera vers le bas, et si l’électron est dévié vers le bas des deux fentes, alors le contraire se produira. Ainsi, mesurer le recul du diaphragme nous indiquera par quelle fente passe réellement l’électron – une information impossible du point de vue de la mécanique quantique. Si le premier diaphragme avait été véritablement classique, alors Einstein aurait eu raison. En défendant la mécanique quantique, Bohr a souligné qu’en fin de compte, ce diaphragme est également soumis à l’incertitude quantique. Par conséquent, lorsque l’on mesure son élan, sa position devient incertaine. Bohr a pu démontrer que cet élargissement de la première fente éliminait efficacement le motif d’interférence.
Fig. 24.
L’idée d’Einstein: une première fente sur ressorts pour une expérience de double fente. Si, avant de traverser une cloison à deux fentes (non représentée), des électrons traversent une fente d’un diaphragme monté sur ressorts, est-il possible de déterminer par quelle fente passe l’électron sans détruire la figure d’interférence?
Cependant, supposons en outre que le principe de complémentarité fonctionne et que parfois un dispositif macroscopique acquiert effectivement une dichotomie quantique (comme le montre la controverse Bohr-Einstein), mais qu’à d’autres moments cela ne se produit pas – comme dans le cas d’un système de mesure. appareil. Cette idée originale, appelée macroréalisme, vient du brillant physicien Tony Leggett, dont les travaux ont conduit à la création d’un magnifique dispositif expérimental appelé SQUID (Superconducting Quantum Interference Detector).
Les conducteurs ordinaires conduisent l’électricité, mais offrent toujours une certaine résistance au passage du courant électrique, ce qui entraîne une perte d’énergie électrique sous forme de chaleur. En revanche, les supraconducteurs permettent au courant de circuler sans résistance. Si vous créez un courant électrique dans un circuit supraconducteur, ce courant circulera presque éternellement, même sans source d’énergie. La supraconductivité est due à une corrélation particulière entre les électrons qui se propage dans le supraconducteur. Les électrons ont besoin d’énergie pour s’échapper de cet état corrélé, ce qui rend cet état relativement insensible au mouvement thermique aléatoire présent dans un conducteur normal.
Un SQUID est un morceau de supraconducteur comportant deux trous qui se touchent presque en un point appelé «maillon faible» (Figure 25). Disons que nous créons un courant dans une boucle autour de l’un des trous. Le courant crée un champ magnétique, comme n’importe quel électro-aimant, et les lignes de champ magnétique traversant un trou sont également courantes. Dans le cas d’un supraconducteur, ce qui est inhabituel, c’est que le flux magnétique (le nombre de lignes de champ par unité de surface) est quantifié; le flux magnétique traversant le trou est discret. Cela a donné à Leggett son idée clé.
Fig. 25.
La ligne de flux se divisera-t-elle entre les deux trous, montrant une interférence quantique au niveau macroscopique?
Supposons que nous créions un courant si faible qu’il n’y ait qu’un seul quantum de flux. Ensuite, nous avons créé une situation d’interférence à double fente. S’il n’y a qu’un seul trou, alors il est évident que le quantum peut se trouver n’importe où à l’intérieur. Si le lien entre deux trous est trop épais, le flux sera cantonné à un seul trou. Est-il possible, avec une taille appropriée du maillon faible, de créer une interférence quantique de telle sorte que le flux quantique soit non localisé, étant dans les deux trous en même temps? Si tel est le cas, alors les superpositions quantiques cohérentes persistent clairement même au niveau des corps macroscopiques. Si aucune délocalisation n’est observée, alors nous pouvons conclure que les corps macroscopiques sont effectivement classiques et n’admettent pas de superpositions cohérentes comme états autorisés.
Il n’y a toujours aucune preuve d’une violation de la mécanique quantique dans le cas de SQUID, mais Leggett s’attend obstinément à l’effondrement de la théorie quantique. Lors d’une récente conférence, il a déclaré: «Mais parfois, lorsque la pleine lune brille de mille feux, je fais ce qui, dans la communauté des physiciens, peut être l’équivalent intellectuel de me transformer en loup-garou: je me demande si la mécanique quantique est la vérité complète et définitive sur le monde. univers physique… J’ai tendance à croire que quelque part entre l’atome et le cerveau humain, la mécanique quantique non seulement peut, mais doit échouer.
Il parlait comme un véritable réaliste matériel!
De nombreux physiciens se sentent enclins à poser les mêmes questions qui inspirent Leggett, c’est pourquoi les recherches sur SQUID se poursuivent. Je soupçonne qu’un jour ils fourniront des preuves en faveur de la mécanique quantique et montreront que les superpositions quantiques cohérentes sont clairement présentes même dans les corps macroscopiques.
Si nous ne nions pas qu’en fin de compte tous les objets acquièrent une dichotomie quantique, alors, comme von Neumann l’a d’abord soutenu, si une chaîne de mécanismes matériels mesure un objet quantique dans un état de superposition cohérente, ils acquièrent tous à leur tour la dichotomie d’objet, à l’infini. (Fig. 26). Comment sortir de l’impasse créée par la chaîne von Neumann? La réponse est étonnante: sautant hors du système, hors de l’ordre matériel de la réalité.
Fig. 26.
Chaîne Von Neumann. Selon la preuve de von Neumann, même notre cerveau-esprit est infecté par la dichotomie du chat, alors comment se termine la chaîne?
Nous savons que l’observation par un observateur conscient met fin à la dichotomie. Il est donc bien évident que la conscience doit agir en dehors du monde matériel; en d’autres termes, la conscience doit être transcendantale, non locale.
Le paradoxe de Ramachandran
Si vous êtes toujours préoccupé par la transcendance de la conscience, vous apprécierez peut-être de considérer le paradoxe proposé par le neuroscientifique Ramachandran.
Supposons que grâce à une super technologie, il soit possible d’enregistrer, à l’aide d’électrodes ou quelque chose comme ça, tout ce qui se passe dans le cerveau lorsque des stimuli externes agissent sur lui. Vous pouvez imaginer qu’à partir de ces données et avec l’aide de quelques super-mathématiques, vous pouvez obtenir une description complète et détaillée de l’état du cerveau dans la situation d’action d’un stimulus donné.
Supposons que le stimulus soit une fleur rouge; vous le montrez à plusieurs personnes, collectez les données, les analysez et obtenez un ensemble d’états cérébraux correspondant à la perception d’une fleur rouge. On s’attendrait à ce que, à moins de variations statistiques mineures, vous obteniez essentiellement la même description de l’état à chaque fois (quelque chose comme s’il y avait une réaction dans certaines cellules d’une certaine zone du cerveau impliquée dans la perception des couleurs).
Vous pourriez même vous imaginer utiliser une super technologie pour enregistrer et analyser vos propres données cérébrales (tout en voyant une fleur rouge). L’état cérébral que vous trouvez en vous-même ne devrait pas présenter de différences notables par rapport à tous les autres.
Considérez cette tournure intéressante de l’expérience: vous n’avez aucune raison de soupçonner que la description des états cérébraux des autres est incomplète (surtout si vous croyez pleinement en votre superscience). Et en même temps, par rapport à votre propre état cérébral, vous savez qu’il manque quelque chose – à savoir votre rôle d’observateur – votre conscience de l’expérience correspondant à votre état cérébral, la perception consciente réelle du rouge. Votre expérience subjective ne peut pas faire partie de l’état objectif du cerveau, car dans une telle situation, qui observerait le cerveau? Un célèbre neurochirurgien canadien était tout aussi perplexe lorsqu’il envisageait la possibilité d’opérer son propre cerveau: «Où est le sujet et où est l’objet si vous opérez votre propre cerveau?”
Il doit y avoir une différence entre votre cerveau en tant qu’observateur et celui de ceux que vous observez. La seule conclusion alternative est que les états cérébraux que vous construisez, même avec la superscience, sont incomplets. Puisque votre état cérébral est incomplet et que les états cérébraux des autres sont identiques au vôtre, alors ils doivent également être incomplets, car ils ne prennent pas en compte la conscience.
Pour les réalistes matériels, c’est un paradoxe puisque, de leur point de vue, aucune des solutions ci-dessus n’est souhaitable. Le réaliste matériel ne sera pas disposé à accorder des privilèges spéciaux à l’observateur individuel (ce qui équivaudrait à du solipsisme), mais il sera également réticent à admettre que toute description réalisable de l’état du cerveau à l’aide de la science matérialiste serait ipso ipso. factoincomplet.
Un indice important est fourni par la question du neurochirurgien : où est le sujet et où est l’objet si l’on opère sur son propre cerveau? L’essence du problème est véhiculée par l’expression: «Ce que nous recherchons, c’est ce que nous cherchons.» La conscience présuppose une auto-référence paradoxale – la capacité tenue pour acquise d’établir des relations avec nous-mêmes séparément de notre environnement.
Erwin Schrödinger disait: «Inconsciemment et sans être strictement cohérents en la matière, nous excluons le sujet de la connaissance de la sphère de la nature que nous essayons de comprendre.» Une théorie de la mesure quantique qui ose invoquer la conscience en matière d’objets quantiques doit faire face au paradoxe de l’autoréférence. Clarifions ce concept.
Quand la mesure est-elle terminée? (Résumé)
Une critique subtile peut être faite à l’affirmation selon laquelle la conscience transcendantale provoque l’effondrement de la fonction d’onde d’un objet quantique: la conscience provoquant l’effondrement de la fonction d’onde pourrait être la conscience du Dieu éternel et omniprésent, comme dans le passage humoristique suivant :
Il était une fois un homme qui disait: «Cela doit paraître extrêmement étrange à Dieu
S’il découvre que cet arbre
continue d’exister
alors qu’il il n’y a personne.”
Cher Monsieur, votre surprise est étrange,
Je suis toujours à proximité,
et c’est pourquoi l’arbre continuera à l’être,
puisqu’il est observé par moi,
le vôtre, Dieu.
Cependant, un Dieu omniprésent provoquant l’effondrement de la fonction d’onde ne résout pas le paradoxe de la mesure, puisque l’on peut se demander: «À quel moment la mesure est-elle terminée si Dieu regarde toujours? La réponse est cruciale: la mesure n’est pas complète sans l’inclusion de la conscience immanente. L’exemple le plus connu de conscience immanente est, bien entendu, la conscience de l’esprit-cerveau d’un être humain.
Quand la mesure est-elle terminée? Lorsque la conscience transcendantale provoque l’effondrement de la fonction d’onde à travers l’esprit-cerveau immanent qui regarde avec conscience. Cette formulation est cohérente avec notre observation ordinaire selon laquelle il n’y a jamais d’expérience d’un objet matériel sans un objet mental qui l’accompagne, c’est-à-dire la pensée «Je vois cet objet», ou du moins sans conscience.
Notez qu’une distinction doit être faite entre la conscience avec conscience et sans conscience. L’effondrement de la fonction d’onde se produit dans le premier cas, mais pas dans le dernier. Dans la littérature psychologique, la conscience sans conscience est appelée inconsciente.
Bien sûr, dans l’idée selon laquelle la conscience immanente est nécessaire pour compléter une dimension, il existe un certain cercle causal, puisque sans la réalisation d’une dimension, il ne peut y avoir de conscience immanente. Qu’est-ce qui vient en premier: la sensibilisation ou la mesure? Quelle est la cause profonde? Sommes-nous confrontés à une question sans réponse: «l’œuf ou la poule?».
Une histoire soufie a une teinte similaire. Une nuit, le mollah Nasreddin marchait sur une route déserte lorsqu’il remarqua l’approche d’un groupe de cavaliers. Mulla est devenu nerveux et a couru. Les cavaliers le virent courir et galopèrent après lui. Maintenant, le mollah avait vraiment peur. Ayant atteint les murs du cimetière et poussé par la peur, il sauta par-dessus le mur, trouva une tombe vide et s’y coucha. Les cavaliers le virent sauter par-dessus le mur et le suivirent jusqu’au cimetière. Après quelques recherches, ils trouvèrent le mollah qui les regardait avec crainte.
«Est-ce qu’il s’est passé quelque chose? – les cavaliers ont demandé au mollah. – Pouvons-nous vous aider d’une manière ou d’une autre? Pourquoi es-tu ici? »
«Eh bien, c’est une longue histoire», répondit le mollah. «Bref, je suis là à cause de toi, et je vois que tu es là à cause de moi.»
Si un seul ordre de réalité nous est imposé: l’ordre physique des choses, alors il s’agit d’un véritable paradoxe pour lequel il n’y a pas de solution dans le cadre du réalisme matériel. John Wheeler a appelé la nature circulaire de la mesure quantique le «cercle du sens». C’est une description très perspicace, mais la vraie question est de savoir qui en lit le sens. Il n’y a pas de paradoxe ici uniquement pour l’idéalisme, puisque la conscience agit de l’extérieur du système et achève le cycle du sens.
Cette solution est similaire à la solution du problème dit du prisonnier, un problème élémentaire de théorie des jeux. Vous envisagez de vous évader de votre cellule de prison par un tunnel creusé avec l’aide de votre ami (Fig. 27). Évidemment, votre évasion sera beaucoup plus facile si vous et votre ami creusez depuis des côtés opposés du même coin de caméra; cependant, vous ne pouvez pas communiquer et la cellule propose six angles parmi lesquels choisir. Les chances de s’échapper ne semblent pas très bonnes, n’est-ce pas? Mais réfléchissez un peu à la forme de votre appareil photo et vous vous rendrez compte que vous déciderez très probablement de creuser dans le coin numéro 3. Pourquoi? Parce que c’est le seul coin qui semble différent (concave) de l’extérieur. Vous vous attendriez donc à ce que votre ami commence à creuser ici. De même, seul le coin numéro 3 est concave de l’intérieur, donc votre ami s’attendra probablement à ce que vous commenciez à creuser là aussi.
Fig. 27.
Le dilemme du prisonnier: quel angle choisir?
Mais quelle est la motivation de votre ami pour creuser dans ce coin? C’est toi! Il imagine que vous choisissez cet angle pour la même raison que vous l’imaginez le choisir. Notons que dans ce cas nous ne pouvons établir aucune séquence causale et donc aucune hiérarchie simple des niveaux. Au lieu d’une hiérarchie causale linéaire, nous avons une hiérarchie causale circulaire. Personne n’a choisi ce plan. Au lieu de cela, le plan était une création commune motivée par un objectif plus élevé: l’évasion du prisonnier.
Douglas Hofstaedter a qualifié ce type de situation de hiérarchie complexe, une hiérarchie si complexe qu’il est impossible de distinguer les niveaux supérieurs et inférieurs sur le totem hiérarchique. Hofstadter suggère que l’autoréférence peut découler d’une hiérarchie aussi complexe. Je soupçonne que dans la situation cerveau-esprit, dans laquelle la conscience provoque l’effondrement de la fonction d’onde, mais seulement lorsque la conscience est présente, notre auto-référence immanente vient d’une hiérarchie complexe. La chaîne de von Neumann se termine précisément par l’observation d’un système auto-corrélé.
L’irréversibilité et la flèche du temps
Quand se termine la mesure? L’idéalisme déclare qu’il ne se termine que lorsque l’observation autoréférentielle a eu lieu. En revanche, certains physiciens soutiennent que la mesure se termine lorsque le détecteur détecte un événement quantique. En quoi le détecteur diffère-t-il de l’appareil de mesure précédent? Ces physiciens affirment que la détection du détecteur est irréversible.
Qu’est-ce que l’irréversibilité? Certains processus dans la nature peuvent être qualifiés de réversibles, car en observant ces processus dans l’ordre inverse, il est impossible de déterminer la direction du temps. Un exemple est le mouvement d’un pendule (au moins pendant une courte période): si vous filmez son mouvement puis le faites tourner dans la direction opposée, vous ne constaterez aucune différence visible. En revanche, filmer un processus irréversible ne peut être rejoué sans en révéler le secret. Par exemple, supposons que pendant que vous filmez le mouvement d’un pendule sur une table, vous filmez également une tasse qui tombe au sol et se brise. Lorsque vous rembobinez le film, les morceaux qui s’envolent du sol et redeviennent une tasse entière révéleront votre secret: vous rejouez le film à l’envers.
Pour comprendre la différence entre un instrument de mesure réversible et un détecteur, considérons l’exemple suivant. Les photons ont une caractéristique appelée polarisation, qui peut prendre deux significations: il s’agit d’un axe dirigé (ou polarisé) dans une seule des deux directions mutuellement perpendiculaires. Les lunettes de soleil polarisées polarisent la lumière normale non polarisée. Ils ne transmettent que les photons dont l’axe de polarisation est parallèle à l’axe de polarisation des verres. Vous pouvez le vérifier en plaçant deux verres polarisés perpendiculairement l’un à l’autre et en regardant à travers eux. Vous ne verrez que l’obscurité. Pourquoi? Parce qu’un verre polarisé polarise les photons, disons verticalement, tandis qu’un autre ne laisse passer que les photons polarisés horizontalement. En d’autres termes, les deux verres agissent ensemble comme un double filtre qui bloque toute la lumière.
Un photon polarisé à 45° est une superposition cohérente d’états polarisés moitié verticalement et moitié horizontalement. Si un tel photon traverse une boîte de polarisation avec des canaux polarisés verticalement et horizontalement, il apparaît alors de manière aléatoire dans le canal polarisé verticalement ou horizontalement. Ceci peut être jugé par les lectures des détecteurs placés derrière chacun des canaux (Fig. 28, a).
Supposons maintenant que dans la configuration illustrée à la Fig. 28, a, nous placerons un polariseur avec un angle de polarisation de 45° entre le boîtier polarisant et les détecteurs (Fig. 28, b). Il s’avère que le photon rétablit son état de polarisation originel sous un angle de 45° – un état de superposition cohérente ; il renaît. Ainsi, un polaroïd seul ne suffit pas à mesurer les photons, puisque les photons conservent toujours leur potentiel pour devenir une superposition cohérente. La mesure nécessite un détecteur dans lequel se produisent des processus irréversibles, comme un écran fluorescent ou un film photographique.
Fig. 28.
Expériences avec des photons polarisés à un angle de 45°
Si vous pensez en termes d’inversion du temps, alors le mouvement des photons polarisés selon un angle de 45°, qui passent à travers une boîte de polarisation, puis à nouveau à travers un polariseur avec un angle de polarisation de 45° , est réversible dans le temps. Cependant, si les photons sont détectés par un détecteur avec un processus irréversible, alors en imaginant ce processus à l’envers, vous êtes en mesure de faire la distinction entre le mouvement vers l’avant et vers l’arrière.
Souvenez-vous de l’histoire de la scène filmée pour les films muets. L’héroïne était censée être attachée aux rails devant un train qui approchait. Selon l’intrigue du film, l’héroïne devait être sauvée – le train s’est arrêté au dernier moment. Comme l’actrice (pour des raisons évidentes) ne voulait pas risquer sa vie, le réalisateur a filmé toute la scène à l’envers – en commençant par le moment où l’actrice est attachée aux rails et où le train se tient immobile à côté d’elle. Puis le train a commencé à reculer. Mais que pensez-vous que le public a vu lorsque le film a été joué à l’envers? À cette époque, les trains étaient conduits par des locomotives à vapeur alimentées au charbon. Dans le film, tourné à l’envers, la fumée pénètre dans la cheminée de la locomotive au lieu d’en sortir, révélant ainsi le secret du film. La formation de fumée est un processus irréversible.
Cela signifie-t-il que la solution au problème de la mesure quantique est proche – et sans l’hypothèse de la participation de la conscience? Il suffit de reconnaître l’irréversibilité de certains instruments de mesure appelés détecteurs, et alors peut-être pourrons-nous nous libérer de la chaîne de von Neumann. Une fois les détecteurs déclenchés, la superposition cohérente ne peut plus être reconstituée et peut donc être considérée comme réellement terminée.
Mais est-ce vraiment le cas? Le détecteur est-il suffisant pour compléter la chaîne de von Neumann ? Von Neumann lui-même répond non. Le détecteur doit devenir une superposition cohérente des lectures de l’aiguille, pour la simple raison qu’il obéit également à la mécanique quantique. Il en va de même pour tout appareil de mesure ultérieur – réversible ou irréversible. La chaîne von Neumann continue.
Le fait est que l’équation quantique de Schrödinger est réversible dans le temps: elle ne change pas lorsque le signe du temps change. Comme l’a montré le mathématicien Jules Henri Poincaré, le comportement de tout corps macroscopique soumis à une équation réversible dans le temps ne peut être véritablement irréversible. Par conséquent, un point de vue généralement accepté émerge selon lequel l’irréversibilité absolue est impossible; L’irréversibilité apparente que nous observons dans la nature est due à la faible probabilité d’inverser le chemin évolutif d’un corps macroscopique vers la configuration initiale, qui présente un ordre relatif plus important.
La prise en compte de l’irréversibilité constitue une leçon importante. Bien qu’en fin de compte tous les objets soient des objets quantiques, l’apparente irréversibilité de certains macro-objets nous permet de faire une distinction approximative entre les objets classiques et quantiques. On peut dire qu’un objet quantique est restauré, alors que le temps de restauration d’un objet classique est extrêmement long. En d’autres termes, nous pouvons dire que si les objets quantiques n’ont pas de rétention notable de leur histoire – ils n’ont pas de mémoire, les objets classiques – par exemple les détecteurs – ont de la mémoire, dans le sens où la mémoire prend beaucoup de temps. à effacer.
Une autre question importante se pose: s’il n’y a pas d’irréversibilité absolue dans le mouvement de la matière, alors comment l’interprétation idéaliste fait-elle face à l’idée d’écoulement unidirectionnel du temps, la flèche du temps? Selon l’interprétation idéaliste, dans le domaine transcendantal, le temps est une voie à double sens, montrant des signes d’irréversibilité seulement approximative pour le mouvement d’objets de plus en plus complexes. Lorsque la conscience détruit la fonction des ondes cerveau-esprit, elle présente le temps unidirectionnel que nous observons. L’irréversibilité et la flèche du temps entrent dans la nature dans le processus d’effondrement lui-même – la dimension quantique – comme le soupçonnait le physicien Leo Szilard il y a de nombreuses années.
Apparemment, l’irréversibilité des détecteurs ne résout pas le problème de mesure. Une telle solution ne peut être envisagée que si nous sommes prêts à accepter l’irréversibilité sous la forme d’un désordre encore plus fondamental que la mécanique quantique. Il y a une proposition pour faire exactement cela.
Supposons que la matière soit fondamentalement désordonnée et que le comportement désordonné du substrat des particules, par des fluctuations aléatoires, donne lieu à un comportement approximativement ordonné, que l’on peut appeler quantique. Si cela était vrai, alors la mécanique quantique elle-même serait un épiphénomène, comme tout autre comportement ordonné. Il n’existe aucune preuve expérimentale pour étayer ce type de théorie, même si si elle pouvait être prouvée, cela constituerait une solution ingénieuse au problème de mesure. Cependant, certains physiciens admettent encore qu’il existe un environnement sous-jacent caché qui est à l’origine du hasard ; Ils font une analogie avec le mouvement aléatoire des molécules qui provoque le mouvement aléatoire des particules de pollen dans l’eau visible au microscope (appelé mouvement brownien). Cependant, l’hypothèse d’un environnement sous-jacent est incompatible avec l’expérience Aspect à moins qu’elle n’implique la non-localité. Et dans le cadre du réalisme matériel, il est difficile d’accepter un mouvement brownien non local.
Neuf vies
Stephen Hawking déclare: “Chaque fois que j’entends parler du chat de Schrödinger, j’ai envie de prendre une arme à feu.” Presque tous les physiciens ressentent une impulsion similaire. Tout le monde veut tuer le chat – c’est le paradoxe du chat – mais il a apparemment neuf vies.
Dans sa première vie, le chat est traité statistiquement, comme faisant partie d’un ensemble. Le chat est offensé (puisque cette interprétation lui enlève son caractère distinctif), mais il est indemne.
Dans sa seconde vie, les philosophes du macroréalisme considéraient le chat comme un exemple de la dichotomie quantique/classique. Le chat refuse d’échanger sa dichotomie vie/mort contre une énième dichotomie.
Dans la troisième vie, le chat est confronté à l’irréversibilité et au hasard, mais le chat dit: prouvez-le.
Dans la quatrième vie, le chat rencontre des variables cachées (l’idée que son état ne devient jamais dualiste, mais est en fait entièrement déterminé par des paramètres cachés), et ce qui se passe reste caché.
Dans la cinquième vie, les représentants de l’école néo-Copenhague tentent de se débarrasser du chat en utilisant la philosophie du positivisme logique. Selon la plupart des témoignages, le chat reste indemne.
Dans la sixième vie, le chat rencontre plusieurs mondes. Qui sait, peut-être qu’elle est morte dans un univers, mais pour autant que nous sachions, pas dans celui-ci.
Dans la septième vie, le chat rencontre Bohr et son principe de complémentarité, mais elle est sauvée par la question: qu’est-ce qui constitue une dimension?
Dans la huitième vie, le chat se retrouve face à face avec la conscience (de type dualiste), mais est sauvé par l’ami de Wigner.
Enfin, dans la neuvième vie, le chat trouve le salut dans une interprétation idéaliste. Ainsi se termine l’histoire des neuf vies du chat de Schrödinger.
Le livre “L’univers conscient de soi. Comment la conscience crée le monde matériel”. Amit Goswami
Contenu
PRÉFACE
PARTIE I. Intégrer la science et la spiritualité
CHAPITRE 1. L’Abîme et le Pont
CHAPITRE 2. LA PHYSIQUE ANCIENNE ET SON PATRIMOINE PHILOSOPHIQUE
CHAPITRE 3. PHYSIQUE QUANTIQUE ET MORT DU RÉALISME MATÉRIEL
CHAPITRE 4. PHILOSOPHIE DE L’IDEALISME MONISTE
DEUXIEME PARTIE. L’IDEALISME ET LA RESOLUTION DES PARADOXES QUANTIQUES
CHAPITRE 5. OBJETS SITUÉS À DEUX ENDROITS EN MÊME MOMENT ET EFFETS QUI PRÉCÈDENT LEURS CAUSES
CHAPITRE 6. NEUF VIES DU CHAT DE SCHRÖDINGER
CHAPITRE 7. JE CHOISIS, DONC JE SUIS
CHAPITRE 8. PARADOXE EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN
CHAPITRE 9. RÉCONCILIATION DU RÉALISME ET DE L’IDEALISME
PARTIE III. AUTO-RÉFÉRENCE : COMMENT ON DEVIENT PLUSIEURS
CHAPITRE 10. EXPLORER LE PROBLÈME CORPS-ESPRIT
CHAPITRE 11. À LA RECHERCHE DE L’ESPRIT QUANTIQUE
CHAPITRE 12. PARADOXES ET HIÉRARCHIES COMPLEXES
CHAPITRE 13. LA CONSCIENCE DU «JE»
CHAPITRE 14. UNIFICATION DES PSYCHOLOGIES
PARTIE IV. RETOURNER LE CHARME
CHAPITRE 15. GUERRE ET PAIX
CHAPITRE 16. CRÉATIVITÉ EXTERNE ET INTERNE
CHAPITRE 17. L’ÉVEIL DE BOUDDHA
CHAPITRE 18. THÉORIE IDÉALISME DE L’ÉTHIQUE
CHAPITRE 19. JOIE SPIRITUELLE
GLOSSAIRE