La philosophie de la nature L’intrication quantique (ch. 16) Michael Esfeld Université de Lausanne Michael-Andreas.Esfeld@unil.ch

Les quatre principes localisation séparabilité action locale individualité Einstein Aristote (384-322 avant J.-C.) David Lewis (1941-2001) …

Les états intriqués dépendance entre les propriétés de même type de différents systèmes. corrélations entre des valeurs numériques bien définies des propriétés concernées, superpositions de telles corrélations impossible d’attribuer à chaque système pris à lui seul un état qui caractérise complètement les propriétés dépendantes du temps de ce système

L’état singulet (1) 12 = 1/2 (+1  –2 – –1  +2) (1) 12 = 1/2 (+1  –2 – –1  +2) (2) 12 = +1  –2 (3) 12 = –1  +2

Les états intriqués l’état singulet : deux systèmes de spin demi-entier David Bohm (1951) deux systèmes intriqués quant à la position et l’impulsion Einstein, Podolsky & Rosen (1935) corrélations d’Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)

La non-séparabilité Aucun système pris à lui seul ne possède un état bien défini. Les relations entre les systèmes ne sont pas déterminées par l’état que possède chaque système pris à lui seul. Seul le système total est dans un état pur, possédant une valeur numérique bien définie des propriétés en question. Seul à partir de l’état du système total sont définies les corrélations entre les sous-systèmes. holisme

Le principe d’action locale corrélations EPR : indépendantes de la distance spatiale ou spatio-temporelle entre les (sous-)systèmes pas d’interactions intrication ≠ relation causale Mais : problème de la mesure : comment la réduction d’état s’effectue-t-elle ?

L’individualité Les systèmes quantiques ne sont pas des individus identifiables. systèmes indiscernables pas d’identité à travers le temps qui repose sur des propriétés pas possible de caractériser un système quantique par une marque et de le reconnaître par la suite

L’individualité systèmes singuliers : un système total contient toujours un nombre défini de systèmes quantiques élémentaires. dénombrables sans être identifiables à travers du temps sujet d’attribution de propriétés

L’individualité système physique singulier : propriétés physiques quelconques suffisantes individu : nécessaire de pouvoir attribuer des propriétés qui différencient le système de tous les autres systèmes. systèmes singuliers : dénombrables individus : possèdent une identité à travers du temps

Le défi pour la philosophie de la nature pas de localisation  pas de séparabilité  pas d’individualité action locale ? (dynamique non-locale ; implication action à distance ?)

Le théorème de John Bell (1964) séparabilité action locale Les corrélations mesurables entre des systèmes quantiques ne peuvent pas dépasser une certaine limite. théorie quantique : prévoit des corrélations qui dépassent cette limite

Le théorème de Bell (1964) Factorisabilité (8.1) p1 2 (xa, xb  a, b) = p1 (xa  a)  p2 (xb  b) Indépendance de variables (8.2) p1 (xa  a, b) = p1 (xa  a) (8.3) p2 (xb  a, b) = p2 (xb  b) Indépendance de résultats (8.4) p1 (xa  a, b) = p1 (xa  a, b, xb) (8.5) p2 (xb  a, b) = p2 (xb  a, b, xa)

Les expériences de Bell

Les expériences de Bell pas de contradiction avec la théorie de la relativité pas possible d’employer ces corrélations pour transmettre des signaux ayant une vitesse supérieure à celle de la lumière Shimony : coexistence pacifique entre la physique quantique et la théorie de la relativité restreinte

La « métaphysique expérimentale » pas possible de reconnaître les prédictions de la théorie quantique et de conserver une philosophie de la nature orientée vers la physique classique Shimony : « métaphysique expérimentale » : des propositions de caractère métaphysique permettent de déduire d’elles des conséquences empiriques. Ces conséquences peuvent être mises à l’épreuve dans des expériences scientifiques.