Le
chat de Schrödinger
L’expérience du
chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par l’un des pères fondateurs de la
mécanique quantique, Erwin Schrödinger, afin de mettre en évidence des lacunes
supposées de cette description du monde.
Une description
probabiliste
En mécanique
quantique, le monde microscopique est décrit en terme de probabilités et le déterminisme
classique n’existe plus. On ne peut plus parler de la position d’une particule,
mais seulement de sa probabilité de se trouver en un endroit donné. Ce concept
est plutôt étrange, en tout cas très éloigné de notre expérience de la vie
quotidienne, mais comme la mécanique quantique a passé avec succès tous les
tests expérimentaux inventés à ce jour, nous sommes bien obligés de l’accepter
comme description de la réalité.
L’indéterminisme
projeté dans le monde macroscopique
S’il est possible
d’admettre que le monde microscopique est régi par les lois quantiques, cela
devient plus difficile lorsque l’on parle de la vie de tous les jours.
L’expérience du chat de Schrödinger a justement été imaginée pour faire surgir
l’indéterminisme microscopique dans le monde macroscopique de notre vie
quotidienne.
L’idée de
Schrödinger consiste à placer un chat dans une boite fermée (il s’agit
évidemment d’une expérience de pensée et n’importe quel animal ferait l’affaire
!). Cette boite est pourvue d’un système destiné à tuer le chat. Ce système est
constitué d’un flacon de poison, d’une petite quantité de matière radioactive
et d’un compteur Geiger. Lorsque la première désintégration d’un noyau
radioactif se produit, le compteur Geiger réagit en déclenchant un mécanisme
qui casse le flacon et libère le poison mortel. Ainsi, la désintégration d’un
noyau radioactif, un processus microscopique, se traduit par la mort du chat,
un événement macroscopique.
La désintégration
d’un noyau radioactif est un processus purement quantique qui se décrit en
termes de probabilités. Il est impossible de prévoir quel noyau se transformera
en premier ou bien quand la première désintégration se produira. La seule chose
que nous puissions calculer est la probabilité qu’un certain nombre de noyaux
se soit désintégré après un temps donné. Nous pouvons par exemple choisir une
substance radioactive de telle façon qu’après cinq minutes il y a 50 pour cent
de chances qu’un noyau se soit désintégré et 50 pour cent de chances que rien
ne se soit produit.
Erwin Schrödinger :
Vienne, 1887 – Vienne, 1961. L’un des pères fondateurs de la mécanique
quantique.
Interprétation de
l’expérience
Fermons donc la
boite et patientons pendant cinq minutes. Puisque la désintégration radioactive
s’exprime en termes de probabilités, le sort du chat ne peut être décrit qu’en
termes similaires. Après cinq minutes, il y a donc 50 pour cent de chances que le
chat soit mort et 50 pour cent de chances qu’il soit vivant.
Dans l’interprétation traditionnelle de la
mécanique quantique, le chat n’est alors ni mort, ni vivant. Il se trouve dans
une superposition de ces deux états. Ce n’est que lorsque nous ouvrons
finalement la boite que l’un des deux états possibles devient la réalité. Le
chat est alors soit vivant, soit mort.
L’interprétation
traditionnelle de la mécanique quantique pose donc un problème. Il est possible
d’imaginer qu’une particule se trouve dans une superposition d’états, chacun
affecté d’une certaine probabilité. Ceci devient en revanche très difficile
lorsque l’on considère un objet macroscopique comme le chat en question. L’idée
d’un animal ni mort, ni vivant, mais dans une superposition de ces états est
plutôt difficile à accepter. C’est à ce problème que la théorie des univers parallèles vient apporter une
solution élégante.
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