Aux fondements de la physique quantique Laurent Olislager 3 octobre 2015.

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1 Aux fondements de la physique quantique Laurent Olislager Laurent.Olislager@ulb.ac.be 3 octobre 2015

2 2 o 12/09 : La physique quantique dans notre monde o 19/09 : Les origines de la physique quantique (L. Louys) o 26/09, 03/10, 10/10, 17/10 o 24/10 : Le déterminisme (A. Thys) o 31/10 o 07/11 : Congé o 14/11, 21/11, 28/11, 05/12, 12/12, 19/12 o 2016 : Les cours de Serge Haroche à notre portée Aux fondements de la physique quantique

3 3 o Interprétations de la physique quantique : historique, postulats, interprétations o Problèmes, théorèmes, expériences : localité, temps, contextualité, complémentarité, réalité, classicalité o Un monde post-quantique : la quête de postulats physiques, philosophie quantique Aux fondements de la physique quantique

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7 7 o Théories du « collapse » Copenhague ; rôle de la conscience ; « collapse » objectif o Théories des mondes multiples Variante des esprits multiples o Variables cachées Onde pilote ; symétrie de temps ; mécanique stochastique ; Popper o Interprétations basées sur l’information MQ relationnelle ; QBism o Autres Interprétation d’ensemble ; modale ; histoires cohérentes... Interprétations de la physique quantique

8 8 o Expliquer la physique quantique au-delà de la théorie existante o « Sens physique » du formalisme mathématique o Contrainte : accord avec la phénoménologie o Perspective : nouveaux résultats expérimentaux pour trancher o En attendant : arguments théoriques et philosophiques o Rasoir d’Ockham : « Pluralitas non est ponenda sine necessitate » o Importance des préférences personnelles sur la science et son rôle o Questions métaphysiques et épistémologiques soulevées (réalisme, complétude, localité, déterminisme, causalité) Interprétations de la physique quantique

9 9 o Niels Bohr, 1934 : « le but de la physique n’est pas de révéler la véritable essence des phénomènes, mais seulement de traquer les relations entre les multiples aspects de l’expérience » o Vision utilitariste de la science : positivisme logique ; pragmatisme o Contre-courant : réalisme scientifique o Épistémologie vs ontologie : loi générale vs mécanisme causal : régularité vs régulation « Interprétation » « shut up and calculate »

10 10 o Proche de « shut up and calculate » sur certaines questions o Interprétation « orthodoxe » de 1927 non clairement définie o Caractère probabiliste, aucun sens profond à la fonction d’onde o Rôle causal de l’observateur  le problème de la mesure o Exemples : paradoxe EPR, chat de Schrödinger, ami de Wigner Interprétation de Copenhague

11 11 o 1932, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics o 1960s : « l’ami de Wigner » o Collapse causé par la conscience ! o Objections... (Wigner lui-même) o Quelle conscience suffisante ? Et avant ? Et l’évolution ? o Dualisme ? o Variations (par exemple, PAP) o Réalité fondamentale ? « It from bit » ! Interprétation de Von Neumann – Wigner

12 12 o « Localisation spontanée » ou seuil physique atteint o Différent de l’interprétation de Copenhague o Radicalement opposé à la théorie des mondes multiples o Mécanisme à affiner dans une théorie o Théorie GRW (Ghirardi—Rimini—Weber) (1985) o Interprétation de Penrose (1989) o Conséquences physiques o Objections... o Expériences ? Collapse objectif

13 13 Collapse objectif

14 14 Collapse objectif

15 15 Collapse objectif

16 16 Collapse objectif

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18 18 Multivers

19 19 o Everett, 1957 o Fonction d’onde universelle, lois réversibles o Intrication  décohérence o Objections... o Expériences ? Multivers

20 20 Multivers

21 21 o Esprits multiples ? o Suicide quantique et immortalité ? o Distinction esprit et appareil de mesure ? Multivers

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23 23 Expérience de Popper

24 24 Expérience de Popper

25 25 o Ajouter de « la complexité » pour atteindre « l’élégance » ? Variables cachées

26 26 o Premier exemple de théorie à variables cachées (1927–1952) o Réalisme et déterminisme o Traitement de la dualité et du collapse o Onde de matière (pot. vide) vs particule localisée, « guidée » o En accord avec le théorème de Bell o Expériences d’analogie hydrodynamique o Phénomènes « purement quantiques » ? Voir plus tard Théorie de l’onde pilote: de Broglie—Bohm

27 27 Théorie de l’onde pilote: de Broglie—Bohm

28 28 o Théories à temps symétrique o Wheeler—Feynman o « Quantum foam » o Mécanique stochastique Variables cachées

29 29 o Interprétation d’ensemble o Interprétation hydrodynamique (équations de Mandelung) o Interprétation modale o Histoires cohérentes Interprétations « minoritaires »

30 30 o Mécanique quantique relationnelle  Relativité o QBism (bayésianisme quantique)  Subjectivité (« the scientist back into science »)  collapse, non-localité, le problème du temps présent... Interprétations basées sur l’information

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33 33 o Interprétations de la physique quantique : historique, postulats, interprétations o Problèmes, théorèmes, expériences : localité, temps, contextualité, complémentarité, réalité, classicalité o Un monde post-quantique : la quête de postulats physiques, philosophie quantique Aux fondements de la physique quantique