La philosophie de la nature L’intrication quantique (ch. 16)

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1 La philosophie de la nature L’intrication quantique (ch. 16)
Michael Esfeld Université de Lausanne

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

3 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

4 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

5 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)

6 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

7 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 ?

8 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

9 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

10 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

11 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 ?)

12 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

13 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)

14 Les expériences de Bell

15 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

16 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.