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Mécanique Quantique et philosophie Dissoudre quelques Paradoxes.

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1 Mécanique Quantique et philosophie Dissoudre quelques Paradoxes

2 Plan 1.La philosophie et les mystères de la mécanique quantique 2.Retour sur une question historique: -La dualité onde-corpuscule 3.La décohérence: sur trois interprétations 4.LInformation Quantique: au-delà de la dualité sujet-objet 1.La philosophie et les mystères de la mécanique quantique 2.Retour sur une question historique: -La dualité onde-corpuscule 3.La décohérence: sur trois interprétations 4.LInformation Quantique: au-delà de la dualité sujet-objet

3 Variétés de de Mystères en Physique Quantique Roger Penrose: 1) Puzzles et 2) Paradoxes: « Z-mysteries and X- mysteries » (Shadows of the Mind, p. 237) Définition et exemples - Z: Expérimentalement corroborés, Vérités quantiques sur le monde où nous vivons, Choses auxquelles nous pourrions nous habituer et finir par accepter comme naturelles Type: Corrélations EPR -X: (…) philosophiquement inacceptables (…) surgissent parce que la MQ est une théorie incomplète Type: Paradoxe du chat de Schrödinger (superposition macroscopique) Roger Penrose: 1) Puzzles et 2) Paradoxes: « Z-mysteries and X- mysteries » (Shadows of the Mind, p. 237) Définition et exemples - Z: Expérimentalement corroborés, Vérités quantiques sur le monde où nous vivons, Choses auxquelles nous pourrions nous habituer et finir par accepter comme naturelles Type: Corrélations EPR -X: (…) philosophiquement inacceptables (…) surgissent parce que la MQ est une théorie incomplète Type: Paradoxe du chat de Schrödinger (superposition macroscopique)

4 Le rôle de la philosophie Dabord, quelle espèce de philosophie? Spéculative: Formuler en langage ordinaire une image (métaphysique) du monde qui rende raison de nos pratiques ordinaires et de la forme de nos théories scientifiques. Critique: La philosophie (…) est une lutte contre la fascination quexercent sur nous les formes dexpression (Wittgenstein, Cahier bleu) Une libre généralisation de la définition de Wittgenstein: La philosophie des sciences est une lutte contre la fascination que danciens modes de théorisation exercent sur nous Dabord, quelle espèce de philosophie? Spéculative: Formuler en langage ordinaire une image (métaphysique) du monde qui rende raison de nos pratiques ordinaires et de la forme de nos théories scientifiques. Critique: La philosophie (…) est une lutte contre la fascination quexercent sur nous les formes dexpression (Wittgenstein, Cahier bleu) Une libre généralisation de la définition de Wittgenstein: La philosophie des sciences est une lutte contre la fascination que danciens modes de théorisation exercent sur nous

5 Dissiper les fascinations Chaque « mystère » de Penrose est conditionné par au moins une de ces fascinations dont la philosophie a pour but de nous libérer -Le « mystère » des corrélations EPR est lié à une fascination pour le mode classique de théorisation Connecter les phénomènes spatio-temporels par le biais de processus eux- mêmes spatio-temporels -Une part du « mystère » du chat de Schrödinger est lié à une fascination pour le langage et/ou le mode de théorisation classiques Le mot état et le mode de théorisation probabiliste Chaque « mystère » de Penrose est conditionné par au moins une de ces fascinations dont la philosophie a pour but de nous libérer -Le « mystère » des corrélations EPR est lié à une fascination pour le mode classique de théorisation Connecter les phénomènes spatio-temporels par le biais de processus eux- mêmes spatio-temporels -Une part du « mystère » du chat de Schrödinger est lié à une fascination pour le langage et/ou le mode de théorisation classiques Le mot état et le mode de théorisation probabiliste

6 Les corrélations EPR et le mode classique de théorisation -En physique classique, prédire un phénomène qui apparaît dans lespace-temps exige la description de processus spatio-temporels intermédiaires (trajectoires, ou évolutions de champs). Expliquer les phénomènes signifie habituellement utiliser une version inversée dans le temps des processus spatio-temporels prédictifs. -En physique quantique, les phénomènes spatio-temporels sont prédits au moyen dun formalisme pré-probabiliste qui se déploie dans un espace de Hilbert. Ce formalisme prédit indifféremment des valeurs dobservables locales ou globales (doù les corrélations). Ces prédictions ne sont que secondairement connectées à travers lespace- temps. Comment expliquer les corrélations dans ce cas? Les deux types dexplications standard (causes communes ou signaux) comprennent des processus spatio-temporels. -En physique classique, prédire un phénomène qui apparaît dans lespace-temps exige la description de processus spatio-temporels intermédiaires (trajectoires, ou évolutions de champs). Expliquer les phénomènes signifie habituellement utiliser une version inversée dans le temps des processus spatio-temporels prédictifs. -En physique quantique, les phénomènes spatio-temporels sont prédits au moyen dun formalisme pré-probabiliste qui se déploie dans un espace de Hilbert. Ce formalisme prédit indifféremment des valeurs dobservables locales ou globales (doù les corrélations). Ces prédictions ne sont que secondairement connectées à travers lespace- temps. Comment expliquer les corrélations dans ce cas? Les deux types dexplications standard (causes communes ou signaux) comprennent des processus spatio-temporels.

7 Le paradoxe du chat et le langage classique Le mot ETAT. Phrase 1: Après la préparation de Schrödinger, le chat est dans lETAT: 2 -1/2 vivant mort Phrase 2: On trouve expérimentalement que le chat est soit dans lETAT « vivant » soit dans lETAT « mort ». Sans le mot commun état, les deux phrases ne se contrediraient pas B. Van Fraassen (Quantum Mechanics, An Empiricist View). oEtat dynamique= Comment le système évoluerait sil était isolé oEtat de valeur= Quelles observables ont une valeur, et quelle est cette valeur Le mot ETAT. Phrase 1: Après la préparation de Schrödinger, le chat est dans lETAT: 2 -1/2 vivant mort Phrase 2: On trouve expérimentalement que le chat est soit dans lETAT « vivant » soit dans lETAT « mort ». Sans le mot commun état, les deux phrases ne se contrediraient pas B. Van Fraassen (Quantum Mechanics, An Empiricist View). oEtat dynamique= Comment le système évoluerait sil était isolé oEtat de valeur= Quelles observables ont une valeur, et quelle est cette valeur

8 Paradoxe du Chat 2: Le mode de théorisation Quelle est la solution du problème de la mesure? Je dis que cest celle-ci: lorsquon mesure X avec des états propres x i le résultat x i est observé avec la probabilité: x i, où est létat initial. Cest ce à quoi nous en revenons, et cela conviendra aussi comme point de départ (S. Saunders, 1994) Bien sûr, il sagit là dune dissolution, pas dune solution du problème de la mesure Quelle est la solution du problème de la mesure? Je dis que cest celle-ci: lorsquon mesure X avec des états propres x i le résultat x i est observé avec la probabilité: x i, où est létat initial. Cest ce à quoi nous en revenons, et cela conviendra aussi comme point de départ (S. Saunders, 1994) Bien sûr, il sagit là dune dissolution, pas dune solution du problème de la mesure

9 Le paradoxe du chat 3: Le noyau résiduel du problème de la mesure Laccord mutuel du langage de la prédiction et du langage de ce à propos de quoi est faite la prédiction. P. Mittelstaedt: accord mutuel entre la théorie (quantique) et sa méta-theorie. Laccord mutuel du langage de la prédiction et du langage de ce à propos de quoi est faite la prédiction. P. Mittelstaedt: accord mutuel entre la théorie (quantique) et sa méta-theorie.

10 Retour à lhistoire: La Révolution Quantique Planck: La théorie quantique est un « explosif puissant et dangereux pour nos concepts physiques » Heisenberg: « Le changement de concept de réalité qui se manifeste dans la théorie quantique nest pas quun prolongement du passé; il semble être une rupture réelle dans la structure de la science moderne » Schrödinger: « Nos idées sur la matière ont changé de manière radicale durant les 50 dernières années » Planck: La théorie quantique est un « explosif puissant et dangereux pour nos concepts physiques » Heisenberg: « Le changement de concept de réalité qui se manifeste dans la théorie quantique nest pas quun prolongement du passé; il semble être une rupture réelle dans la structure de la science moderne » Schrödinger: « Nos idées sur la matière ont changé de manière radicale durant les 50 dernières années »

11 De quoi est faite la Révolution quantique? Quatre composantes, ou quatre conceptions, de cette révolution: 1)Introduction dune discontinuité « quantique » dans lespace des états des objets microscopiques 2)Dualité onde-corpuscule 3)Probabilités, Indéterminisme, Incertitudes etc. 4)Dune vision statique de lobjectivité à une conception dynamique de lobjectivation. La contextualité. Contextualité and objectivation (point 4) sous- tendent les moments révolutionnaires 1-3 Quatre composantes, ou quatre conceptions, de cette révolution: 1)Introduction dune discontinuité « quantique » dans lespace des états des objets microscopiques 2)Dualité onde-corpuscule 3)Probabilités, Indéterminisme, Incertitudes etc. 4)Dune vision statique de lobjectivité à une conception dynamique de lobjectivation. La contextualité. Contextualité and objectivation (point 4) sous- tendent les moments révolutionnaires 1-3

12 La dualité onde-corpuscule réévaluée 1. Einstein Einstein 1905: Dans le rayonnement électromagnétique, lénergie nest pas distribuée uniformément sur des régions de plus en plus vastes de lespace mais est constituée dun nombre fini de quanta dénergie localisés Einstein 1909: Létape suivante en physique théorique nous fournira une sorte de fusion de la théorie ondulatoire avec la théorie de lémission (corpusculaire). Je tends à imaginer ces points singuliers comme sils étaient entourés dun champ de forces ayant essentiellement la nature des ondes planes, mais possédant une amplitude qui décroît avec la distance à légard de ces points Einstein 1910: Peut-on réconcilier les quanta dénergie avec le principe de Huyghens? Cela semble impossible, mais Dieu semble avoir trouvé une astuce! Einstein 1911: (Congrès Solvay): Jinsiste sur le fait que cette conception (des quanta de rayonnement électromagnétique) est provisoire, puisquelle ne semble pas pouvoir être réconciliée avec les conséquences expérimentales de la théorie ondulatoire Einstein 1905: Dans le rayonnement électromagnétique, lénergie nest pas distribuée uniformément sur des régions de plus en plus vastes de lespace mais est constituée dun nombre fini de quanta dénergie localisés Einstein 1909: Létape suivante en physique théorique nous fournira une sorte de fusion de la théorie ondulatoire avec la théorie de lémission (corpusculaire). Je tends à imaginer ces points singuliers comme sils étaient entourés dun champ de forces ayant essentiellement la nature des ondes planes, mais possédant une amplitude qui décroît avec la distance à légard de ces points Einstein 1910: Peut-on réconcilier les quanta dénergie avec le principe de Huyghens? Cela semble impossible, mais Dieu semble avoir trouvé une astuce! Einstein 1911: (Congrès Solvay): Jinsiste sur le fait que cette conception (des quanta de rayonnement électromagnétique) est provisoire, puisquelle ne semble pas pouvoir être réconciliée avec les conséquences expérimentales de la théorie ondulatoire

13 La dualité onde-corpuscule réévaluée. 2. L. de Broglie

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15 La dualité onde-corpuscule réévaluée. 3. E. Schrödinger E. Schrödinger 1926: Les règles usuelles de quantification peuvent être remplacées par une autre condition dans laquelle la mention de nombres entiers ne figure même pas. Au lieu de cela, les nombres entiers apparaissent de la même manière naturelles que ceux qui spécifient le nombre de modes sur une corde vibrante

16 Quel est le statut des ondes de de Broglie? 1.Une partie du monde réel, inextricablement associée aux corpuscules (de Broglie et Bohm, théorie de londe Pilote) 2.La totalité du réel, puisque les phénomènes dallure corpusculaire peuvent être décrits par des paquets dondes (Schrödinger 1926); Mais les paquets dondes se dispersent, sauf dans le cas des oscillateurs harmoniques. (Everett: Théorie interprétée sur le mode de Schrödinger. Décoherence: voir H.D. Zeh, 1993 There are no particles nor are there quantum jumps!) 3.Un outil mathématique pour calculer les probabilités de trouver des particules réelles ici ou là (Born 1926) Ondes: réalité, demi-réalité, sans réalité Corpuscules: sans réalité, demi-réalité, réalité Aucune de ces trois interprétations nest pleinement acceptable ni ne peut se réserver lexclusivité. 1.Une partie du monde réel, inextricablement associée aux corpuscules (de Broglie et Bohm, théorie de londe Pilote) 2.La totalité du réel, puisque les phénomènes dallure corpusculaire peuvent être décrits par des paquets dondes (Schrödinger 1926); Mais les paquets dondes se dispersent, sauf dans le cas des oscillateurs harmoniques. (Everett: Théorie interprétée sur le mode de Schrödinger. Décoherence: voir H.D. Zeh, 1993 There are no particles nor are there quantum jumps!) 3.Un outil mathématique pour calculer les probabilités de trouver des particules réelles ici ou là (Born 1926) Ondes: réalité, demi-réalité, sans réalité Corpuscules: sans réalité, demi-réalité, réalité Aucune de ces trois interprétations nest pleinement acceptable ni ne peut se réserver lexclusivité.

17 Sur une preuve de lexistence des ondes de de Broglie Davisson et Germer (1927): Figures de Diffraction de flux délectrons. Elles ont fourni la confirmation la plus simple possible de lhypothèse de de Broglie sur le caractère ondulatoire des particules de matière (Kramers) Elles ont prouvé que les ondes de de Broglie ont une réalité physique (Gamow) Mais cela prouve-t-il la nature ondulatoire de quoi que ce soit, voire la réalité des ondes? Davisson et Germer (1927): Figures de Diffraction de flux délectrons. Elles ont fourni la confirmation la plus simple possible de lhypothèse de de Broglie sur le caractère ondulatoire des particules de matière (Kramers) Elles ont prouvé que les ondes de de Broglie ont une réalité physique (Gamow) Mais cela prouve-t-il la nature ondulatoire de quoi que ce soit, voire la réalité des ondes?

18 Preuves et Sous-détermination Pour prouver lexistence dune entité par une expérience, on se base sur une inférence vers la meilleure explication (dun résultat expérimental) Mais: Sur le plan logique, cela nest pas suffisant. Une véritable preuve demanderait une inférence vers la seule explication possible. Sur le plan épistémologique, cest généralement faux en raison de la sous-détermination des théories par lexpérience. Plusieurs théories, et plusieurs interprétations de ces théories, peuvent rendre raison des mêmes données. Pour prouver lexistence dune entité par une expérience, on se base sur une inférence vers la meilleure explication (dun résultat expérimental) Mais: Sur le plan logique, cela nest pas suffisant. Une véritable preuve demanderait une inférence vers la seule explication possible. Sur le plan épistémologique, cest généralement faux en raison de la sous-détermination des théories par lexpérience. Plusieurs théories, et plusieurs interprétations de ces théories, peuvent rendre raison des mêmes données.

19 Explications alternatives (1) Une explication alternative de la distribution daspect ondulatoire des impacts (figures de diffraction-interférence) Duane (1923), Bohm (1951), Landé (1961): La distribution angulaire daspect ondulatoire des particules peut être expliquée en supposant que léchange de quantité de mouvement entre particules incidentes et réseau de diffraction est quantifiée. Discussion par Bohm (1951): Etant donné que nous pouvons expliquer lexpérience de Davisson-Germer à laide de la théorie de Bohr- Sommerfeld, nous pourrions être tentés de ne pas franchir un pas aussi radical que daffirmer que les électrons ont certaines propriétés des ondes. Mais ce doute sur lexistence des « ondes de matière » est vite étouffé: les théories ondulatoires sont plus générales que les conditions de quantification de Bohr-Sommerfeld. Plus général encore : un theorème sur la contextualité Remarque: Lexplication de Duane-Bohm-Landé nimplique pas seulement les propriétés des particules incidentes, mais aussi leur interaction avec le contexte expérimental (le réseau de diffraction). Un formalisme probabiliste capable de rendre raison de phénomènes relatifs à des contextes mutuellement exclusifs, prédit des distributions dallure ondulatoire (J.L. Destouches, P. Destouches-Février, 1939) Une explication alternative de la distribution daspect ondulatoire des impacts (figures de diffraction-interférence) Duane (1923), Bohm (1951), Landé (1961): La distribution angulaire daspect ondulatoire des particules peut être expliquée en supposant que léchange de quantité de mouvement entre particules incidentes et réseau de diffraction est quantifiée. Discussion par Bohm (1951): Etant donné que nous pouvons expliquer lexpérience de Davisson-Germer à laide de la théorie de Bohr- Sommerfeld, nous pourrions être tentés de ne pas franchir un pas aussi radical que daffirmer que les électrons ont certaines propriétés des ondes. Mais ce doute sur lexistence des « ondes de matière » est vite étouffé: les théories ondulatoires sont plus générales que les conditions de quantification de Bohr-Sommerfeld. Plus général encore : un theorème sur la contextualité Remarque: Lexplication de Duane-Bohm-Landé nimplique pas seulement les propriétés des particules incidentes, mais aussi leur interaction avec le contexte expérimental (le réseau de diffraction). Un formalisme probabiliste capable de rendre raison de phénomènes relatifs à des contextes mutuellement exclusifs, prédit des distributions dallure ondulatoire (J.L. Destouches, P. Destouches-Février, 1939)

20 Explications alternatives (2) Compton On ne rend pas raison de la diffusion des rayons X sur un flux délectrons, si les rayons X sont décrits comme des ondes et les électrons comme des particules. Mais on y arrive si les rayons X sont (aussi) décrits comme des particules obéissant au principe de conservation de la quantité de mouvement. Par conséquent, les rayons X sont des particules (?) Explications alternatives de la diffusion de Compton Schrödinger La diffusion de Compton est prise en compte si les ondes électromagnétiques du rayonnement X traversent un réseau de diffraction fait dondes Psi électroniques. Par conséquent, les rayons X sont des ondes (?) Mécanique quantique standard. Vecteur détat intriqué du système Rayons X + électron. La conservation de la quantité de mouvement est automatiquement assurée (Lopérateur dévolution commute avec lopérateur quantité de mouvement) Généralisation Kidd, Ardini, Anton, Strnad ( ). Toute description incorporant les lois de conservation rend raison de leffet Compton. Les ontologies sont indéterminées, pas les structures Compton On ne rend pas raison de la diffusion des rayons X sur un flux délectrons, si les rayons X sont décrits comme des ondes et les électrons comme des particules. Mais on y arrive si les rayons X sont (aussi) décrits comme des particules obéissant au principe de conservation de la quantité de mouvement. Par conséquent, les rayons X sont des particules (?) Explications alternatives de la diffusion de Compton Schrödinger La diffusion de Compton est prise en compte si les ondes électromagnétiques du rayonnement X traversent un réseau de diffraction fait dondes Psi électroniques. Par conséquent, les rayons X sont des ondes (?) Mécanique quantique standard. Vecteur détat intriqué du système Rayons X + électron. La conservation de la quantité de mouvement est automatiquement assurée (Lopérateur dévolution commute avec lopérateur quantité de mouvement) Généralisation Kidd, Ardini, Anton, Strnad ( ). Toute description incorporant les lois de conservation rend raison de leffet Compton. Les ontologies sont indéterminées, pas les structures

21 Interpréter la Décohérence U. Mohrhoff (2000) La décohérence nest pas un élément pour une stratégie interprétative. Elle est un phénomène physique prévu par la mécanique quantique, et en quête dinterprétation comme le reste de la mécanique quantique. Deux interprétations dominantes: réalisme et empirisme… ou un mélange des deux. Une interprétation alternative: linterprétation néo-kantienne. U. Mohrhoff (2000) La décohérence nest pas un élément pour une stratégie interprétative. Elle est un phénomène physique prévu par la mécanique quantique, et en quête dinterprétation comme le reste de la mécanique quantique. Deux interprétations dominantes: réalisme et empirisme… ou un mélange des deux. Une interprétation alternative: linterprétation néo-kantienne.

22 Une interprétation réaliste de la décohérence Le vecteur détat est conçu comme la représentation dune caractéristique intrinsèque des systèmes physiques appelée leur état Le but de la décohérence est de montrer que la structure des états quantiques implique la structure macrospique qui est observée au laboratoire et dans la vie ordinaire Selon cette interprétation, la décohérence accomplit rien moins que déduire les apparences classiques à partir dune réalité quantiques. Kant 1770 (avant la Critique de la raison pure!): Nos sens nous montrent les choses telles quelles apparaissent, tandis que la raison représente les choses telles quelles sont. Le vecteur détat est conçu comme la représentation dune caractéristique intrinsèque des systèmes physiques appelée leur état Le but de la décohérence est de montrer que la structure des états quantiques implique la structure macrospique qui est observée au laboratoire et dans la vie ordinaire Selon cette interprétation, la décohérence accomplit rien moins que déduire les apparences classiques à partir dune réalité quantiques. Kant 1770 (avant la Critique de la raison pure!): Nos sens nous montrent les choses telles quelles apparaissent, tandis que la raison représente les choses telles quelles sont.

23 Trois problèmes Pour une interprétation réaliste de la Décohérence 1.Persistance et récurrence de termes dinterférence 2.Pas de vrai mélange statistique, seulement un mélange impropre (dEspagnat). Donc, pas de vraie réduction de létat (Sans parler du problème et/ou!) 3.Quelle est lorigine de lhypothèse que lunivers est divisé en sous-systèmes? Une origine classique! Il y a là un cercle délétère pour la lecture réaliste de la décohérence 1.Persistance et récurrence de termes dinterférence 2.Pas de vrai mélange statistique, seulement un mélange impropre (dEspagnat). Donc, pas de vraie réduction de létat (Sans parler du problème et/ou!) 3.Quelle est lorigine de lhypothèse que lunivers est divisé en sous-systèmes? Une origine classique! Il y a là un cercle délétère pour la lecture réaliste de la décohérence

24 Une interprétation empiriste de la décohérence Les vecteurs détat ne représentent pas une réalité plus profonde que les faits quils permettent de prédire. Ils sont seulement des outils dévaluation des probabilités des phénomènes contextuels La décohérence décrit comment une approximation de la forme standard, kolmogorovienne, des probabilités, émerge de la forme quantique des probabilités (du contextuel au non-contextuel) Ici, lenvironnement classique nest pas du tout une pure apparence. Il est la seule réalité, la réalité factuelle! Les vecteurs détat ne représentent pas une réalité plus profonde que les faits quils permettent de prédire. Ils sont seulement des outils dévaluation des probabilités des phénomènes contextuels La décohérence décrit comment une approximation de la forme standard, kolmogorovienne, des probabilités, émerge de la forme quantique des probabilités (du contextuel au non-contextuel) Ici, lenvironnement classique nest pas du tout une pure apparence. Il est la seule réalité, la réalité factuelle!

25 Retour sur les trois problèmes de la décohérence La persistance de petits termes dinterférence signifie seulement que le détachement des systèmes vis-à-vis de leur environnement est une idéalisation Puisque la théorie quantique nest quun genre particulier de formalisme probabiliste, il est absurde de penser quelle puisse sélectionner delle-même un résultat donné. La circularité nest pas choquante pour un empiriste. On ne peut pas éviter de partir de faits mésoscopiques tangibles pour élaborer une théorie physique. La seule condition à imposer à la théorie est dêtre compatible avec cette réalité tangible qui a été prise comme son point de départ naturel. Sagit-il là dune explication? La persistance de petits termes dinterférence signifie seulement que le détachement des systèmes vis-à-vis de leur environnement est une idéalisation Puisque la théorie quantique nest quun genre particulier de formalisme probabiliste, il est absurde de penser quelle puisse sélectionner delle-même un résultat donné. La circularité nest pas choquante pour un empiriste. On ne peut pas éviter de partir de faits mésoscopiques tangibles pour élaborer une théorie physique. La seule condition à imposer à la théorie est dêtre compatible avec cette réalité tangible qui a été prise comme son point de départ naturel. Sagit-il là dune explication?

26 Une interprétation néo-kantienne de la décohérence Dans un cadre néo-kantien, ce qui est réel nest ni un universel formel, ni des particuliers factuels pris à part, mais le processus même de leur définition mutuelle Les empiristes ont raison quand ils suggèrent que lorganisation classique du monde macroscopique est une pré-condition du formalisme quantique (Si ce nétait pas le cas, nul ne pourrait dire sur quoi portent les évaluations probabistes de la MQ!) Les réalistes ont raison daffirmer que la signification même des faits leur est conférée par le formalisme qui les ordonne Mais un philosophe néo-kantien est aussi peu attiré par le biais empiriste que par le biais réaliste. Selon lui, le contenu ne peut pas plus être rendu indépendant de la forme que la forme ne peut être dérivée du contenu. Pour paraphraser Kant, Les faits sans formalismes sont aveugles et les formalismes sans faits sont vides Dans un cadre néo-kantien, ce qui est réel nest ni un universel formel, ni des particuliers factuels pris à part, mais le processus même de leur définition mutuelle Les empiristes ont raison quand ils suggèrent que lorganisation classique du monde macroscopique est une pré-condition du formalisme quantique (Si ce nétait pas le cas, nul ne pourrait dire sur quoi portent les évaluations probabistes de la MQ!) Les réalistes ont raison daffirmer que la signification même des faits leur est conférée par le formalisme qui les ordonne Mais un philosophe néo-kantien est aussi peu attiré par le biais empiriste que par le biais réaliste. Selon lui, le contenu ne peut pas plus être rendu indépendant de la forme que la forme ne peut être dérivée du contenu. Pour paraphraser Kant, Les faits sans formalismes sont aveugles et les formalismes sans faits sont vides

27 Un regard néo-kantien sur les trois problèmes de la décohérence Les deux premières difficultés de la lecture réaliste de la décohérence sont dissoutes à la manière empiriste. Quen est-il de la troisième? Selon un philosophe néo-kantien, Les faits ne sont pas plus réels que les formes et les formes pas plus réelles que les faits La décohérence prouve la validité de lune des deux étapes de la dialectique constitutive par laquelle faits et formalismes sont mutuellement définis dans le paradigme quantique. La décohérence au sens néo-kantien ne se réduit pas à une preuve de non-contradiction. Elle montre comment faits et formalismes se façonnent lun lautre de manière cohérente. Au sens de causalité, ou de dérivation linéaire, la décohérence nexplique pas lorganisation classique des faits. Mais au sens de relations de définition mutuelle, la décohérence, prise avec le mouvement réciproque délaboration du formalisme à partir du principe de correspondance sur les observables, est explicative. Les deux premières difficultés de la lecture réaliste de la décohérence sont dissoutes à la manière empiriste. Quen est-il de la troisième? Selon un philosophe néo-kantien, Les faits ne sont pas plus réels que les formes et les formes pas plus réelles que les faits La décohérence prouve la validité de lune des deux étapes de la dialectique constitutive par laquelle faits et formalismes sont mutuellement définis dans le paradigme quantique. La décohérence au sens néo-kantien ne se réduit pas à une preuve de non-contradiction. Elle montre comment faits et formalismes se façonnent lun lautre de manière cohérente. Au sens de causalité, ou de dérivation linéaire, la décohérence nexplique pas lorganisation classique des faits. Mais au sens de relations de définition mutuelle, la décohérence, prise avec le mouvement réciproque délaboration du formalisme à partir du principe de correspondance sur les observables, est explicative.

28 Sur quelques phrases de Joos (1999) La décohérence résout-elle le problème de la mesure ? Certainement pas. A une étape ou à une autre nous devrons encore appliquer les règles probabilistes habituelles de la théorie quantique. Elles sont par exemple cachées dans les matrices densité Les propriétés classiques locales sont expliquées par les caractéristiques non-locales des états quantiques La décohérence explique pourquoi certains objets microscopiques (les particules) semblent être localisées dans lespace Il nexiste pas de particules La décohérence explique pourquoi les systèmes microscopiques sont habituellement trouvés dans leurs états propres dénergie (et semblent donc sauter entre eux) Il nexiste pas de sauts quantiques La décohérence résout-elle le problème de la mesure ? Certainement pas. A une étape ou à une autre nous devrons encore appliquer les règles probabilistes habituelles de la théorie quantique. Elles sont par exemple cachées dans les matrices densité Les propriétés classiques locales sont expliquées par les caractéristiques non-locales des états quantiques La décohérence explique pourquoi certains objets microscopiques (les particules) semblent être localisées dans lespace Il nexiste pas de particules La décohérence explique pourquoi les systèmes microscopiques sont habituellement trouvés dans leurs états propres dénergie (et semblent donc sauter entre eux) Il nexiste pas de sauts quantiques

29 Linformation comme Interface Zeilinger, 2003: Tout prédicat que nous pourrions attribuer à un système quantique, en nous basant toujours sur lobservation de propriétés de lappareil classique utilisé, représente notre connaissance, ou information, sur le système, telle que nous lavons obtenue par lexpérimentation. Information = Connaissance-sur-un-système (sans séparation) Linformation est Relationnelle; elle nest ni une reproduction de la nature, ni une création des observateurs Heisenberg, 1956: La science de la nature ne décrit ni nexplique simplement la nature; elle est une partie du rapport entre la nature et nous-mêmes; elle décrit la nature en tant quexposée à notre méthode dinterrogation. Les termes de la relation cognitive devraient et pourraient être redéfinis en termes dinformation Zeilinger, 2003: Le système le plus simple représente seulement un bit dinformation. Pour nous, un système est une construction basée sur linformation. Zeilinger, 2003: Tout prédicat que nous pourrions attribuer à un système quantique, en nous basant toujours sur lobservation de propriétés de lappareil classique utilisé, représente notre connaissance, ou information, sur le système, telle que nous lavons obtenue par lexpérimentation. Information = Connaissance-sur-un-système (sans séparation) Linformation est Relationnelle; elle nest ni une reproduction de la nature, ni une création des observateurs Heisenberg, 1956: La science de la nature ne décrit ni nexplique simplement la nature; elle est une partie du rapport entre la nature et nous-mêmes; elle décrit la nature en tant quexposée à notre méthode dinterrogation. Les termes de la relation cognitive devraient et pourraient être redéfinis en termes dinformation Zeilinger, 2003: Le système le plus simple représente seulement un bit dinformation. Pour nous, un système est une construction basée sur linformation.

30 Le cercle des théories et des métathéories Une théorie physique requiert une métathéorie. Exemple: La mécanique quantique fournit des probabilités à propos dévénements expérimentaux. Lénoncé des événements expérimentaux utilise un langage métathéorique. Le niveau métathéorique nest pas un fondement absolu de la théorie. Il représente seulement un rôle qui doit être tenu. Grinbaum 2004: Le cercle de la théorie physique et de sa métathéorie Une théorie physique requiert une métathéorie. Exemple: La mécanique quantique fournit des probabilités à propos dévénements expérimentaux. Lénoncé des événements expérimentaux utilise un langage métathéorique. Le niveau métathéorique nest pas un fondement absolu de la théorie. Il représente seulement un rôle qui doit être tenu. Grinbaum 2004: Le cercle de la théorie physique et de sa métathéorie

31 La MQ à partir daxiomes sur linformation Wheeler (1988) a é t é le premier à formuler le programme consistant à d é river le formalisme quantique à partir de principes informationnels. Josza : Placer la notion d information à un niveau primaire et fondamental dans la formulation de la physique quantique Axiome 1 : Rovelli: Il existe une quantit é maximale d information pertinente qui peut être extraite d un syst è me. Fuchs: Il y a une information maximale à propos d un syst è me. Brukner et Zeilinger: Le contenu d information d un syst è me quantique est fini Axiome 2 : Rovelli: Il est toujours possible d acqu é rir de l information nouvelle sur un syst è me. Fuchs: Il y a toujours des questions que nous pouvons poser au sujet d un syst è me mais dont nous ne pouvons pas pr é dire les r é sultats. Brukner and Zeilinger: Enoncer qu il y a des propositions mutuellement compl é mentaires; et que le contenu total d information du syst è me est invariant sous un changement de l ensemble des propositions mutuellement compl é mentaires. Et quelques autres axiomes Grinbaum arXiv:quant-ph/ Bub et al Wheeler (1988) a é t é le premier à formuler le programme consistant à d é river le formalisme quantique à partir de principes informationnels. Josza : Placer la notion d information à un niveau primaire et fondamental dans la formulation de la physique quantique Axiome 1 : Rovelli: Il existe une quantit é maximale d information pertinente qui peut être extraite d un syst è me. Fuchs: Il y a une information maximale à propos d un syst è me. Brukner et Zeilinger: Le contenu d information d un syst è me quantique est fini Axiome 2 : Rovelli: Il est toujours possible d acqu é rir de l information nouvelle sur un syst è me. Fuchs: Il y a toujours des questions que nous pouvons poser au sujet d un syst è me mais dont nous ne pouvons pas pr é dire les r é sultats. Brukner and Zeilinger: Enoncer qu il y a des propositions mutuellement compl é mentaires; et que le contenu total d information du syst è me est invariant sous un changement de l ensemble des propositions mutuellement compl é mentaires. Et quelques autres axiomes Grinbaum arXiv:quant-ph/ Bub et al. 2001

32 Conclusions Pas dEtats. Pas de particules. Pas dondes. Pas de fondement absolu (ni formel ni factuel) PAS DE PARADOXES …Mais quelle thérapeutique de choc! Wittgenstein: Le traitement philosophique dune question est comme le traitement dune maladie Chaque révolution en physique implique une nouvelle conception de ce quest la physique, pas (seulement) de la nature Pas dEtats. Pas de particules. Pas dondes. Pas de fondement absolu (ni formel ni factuel) PAS DE PARADOXES …Mais quelle thérapeutique de choc! Wittgenstein: Le traitement philosophique dune question est comme le traitement dune maladie Chaque révolution en physique implique une nouvelle conception de ce quest la physique, pas (seulement) de la nature


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