Dans le monde quantique, les particules subatomiques comme les électrons, ou autres photons, sont tout aussi impalpables, qu’immortels, pourtant elles existent, bel et bien, dans notre réalité.
La qualification « Quantique », loin d’expliquer clairement, de remplir les cartes des terra incognita et de répondre aux incertitudes, induit, en plus, au niveau subatomique, des notions d’impalpable, d’intemporelle, de potentialité et non localisable. L’incommensurable côtoie le l’infinitésimal, et l’indénombrale côtoie l’inimaginable. Dès lors que l’Homme cherche à comprendre et à expérimenter au travers de ses cinq sens, il se heurte à des limites. La recherche scientifique apporte certaines réponses qui sont irrémédiablement suivies de nouvelles questions. Et la science quantique n’y échappe pas puisqu’aux théories subquantiques, surgissent de nouveaux questionnements, comme ceux de dualité, de paradoxe, d’intrication et de d’indétermination.
L’information est détruite par l’observation
Dans ce monde quantique de l’infiniment petit et de l’hyper fréquence, se pose le problème de la mesure. Force est de constater que nos appareils de mesures embarqués, que sont nos cinq sens, sont complètement « dépassés ». Les scientifiques, sûrs de la réalité de leurs équations sont partis à la recherche d’appareils susceptibles de confirmer leurs calculs. Sacrée croisade pour ces chercheurs du début du siècle qui maniaient des phénomènes d’hyper fréquence sans le moindre ordinateur. Il faut comprendre que pour pouvoir « observer », in vivo, dans un système vibratoire, l’élément qui est sujet de vibration (la particule), il est nécessaire que l’observateur (l’appareil de mesure) vibre exactement à la même fréquence. C’est-à-dire ait une fréquence d’horloge (d’échantillonnage) proche de celle de la vitesse de la lumière. Ce que malheureusement, notre technologie ne permet pas encore. Nos meilleurs ordinateurs ont une vitesse d’horloge de 8000 GHz, bien inférieure à celle de l’objet à observer.
Ou bien, il faudrait, en quelle que sortes, que l’observateur se « déplace » à la même vitesse.
Ou encore, que l’observateur et l’objet se trouvent à la température supraconductrice du zéro absolu. Ah gla gla ! …
Une image, pour mieux comprendre cette difficulté, serait celle d’un photographe qui voudrait prendre un cliché bien net, d’un objet hyper rapide. Soit il s’embarque à la même vitesse que l’objet à photographier, soit il règle sont appareil photo sur une hyper vitesse d’obturation. Pas d’autres choix pour prendre une photo nette.
Dans tous les autres cas de figure, la mesure directe (in vivo) ne pourra pas se faire et toute autre mesure entreprise, équivaudra à une captation (destruction) de l’objet. D’ailleurs les « capteurs » des appareils de mesure portent bien leur nom. Ils captent, ils subtilisent. Tout ce que l’on peut observer et mesurer, ce sont des phénomènes induits, annexes et collatéraux.
Pour rester dans le monde de la photographie, imaginons la vie de ce photon qui est né de la matrice fournaise solaire. Il en a été éjecté du magma à la vitesse de la lumière pour atteindre, 8 minutes plus-tard, les hautes couches de notre atmosphère. Par chance, il parvient à les traverser, sans encombre, mais sans le savoir, il va bientôt vers le drame fatal. Il frappe de plein fouet l’épiderme d’un individu posant devant un appareil photo. Le choc est terrible. L’énergie cinétique accumulée est telle, que le photon accidenté rebondi et se diffracte en direction de l’appareil photo. La fin est proche. Il s’engouffre dans l’objectif et traverse les lentilles dont la cristallinité bien ordonnée ressemble à des couloirs. Il finit sa course folle, enfiché sur la plaque argentique de l’appareil. Il est capté par la couche électronique d’un atome de matière. A cet instant, il est mort pour la science et ne pourra plus être capté par aucun autre appareil photo. Sans cette plaque argentique fatale, il aurait continué, éternellement son voyage à la vitesse de la lumière. Snif , snif ….
En l’état actuel de nos technologies, l’objet que l’on mesure est subtilisé à notre observation. C’est ce qui créé, entre autre, l’indétermination de HEISENBERG connue sous le nom de dualité onde/corpuscule.
La dualité ondes/corpuscules, soulevée par les scientifiques de l’époque, est basée sur l’impossibilité physique de connaitre avec précision, la vitesse et la position d’une même particule. En effet, une onde n’a pas de position précise dans l’espace mais par contre, sa vitesse est déterminée avec précision. A l’inverse un corpuscule ne s’inscrit pas dans un temps mais par contre a une position précise dans l’espace. Cela provoque une indétermination qui est que le résultat de la façon dont est « regardé » un élément. Une observation (sensément objective) d’une seule des facettes d’un seul et même phénomène, ne peut prétendre à la certitude et à la précision. Suivant le « point de vue » de l’observateur (l’oeil, le capteur, la cible) l’élément quantique, le « Quanta », sera perçu, soit comme corpusculaire, soit comme ondulatoire.
Ainsi, la fixation à la fois dans l’espace et dans le temps ne pourra être réalisée. Une onde ne peut être « mesurée » dans l’espace, ni une particule dans le temps.
Indétermination :
Un élément subatomique ne peut, donc, pas être fixé dans un cadre à 4 dimensions d’espace-temps. De fait il se créé une incertitude, une potentialité, une sorte d’indétermination sur sa situation réelle.
Un champ de probabilité appelé « fonction d'onde ψ(t) » qui définit tous les états possibles de la particule. C’est l’observation brute qui met fin à la probabilité. Cette indétermination fut illustrée par l’expérience du chat de SCHRODINGER dont le sort était déterminé par le résultat même de la mesure.
Toute chose se comporte telle qu'on s'attend à la voir se comporter. Toutes les possibilités existent en parallèle sous forme de potentialité et c’est l’observation même qui en détermine le sort. :
L’observation est perturbée par l’observateur :
Prise individuellement, la particule subatomique semble se présenter sous la forme attendue par le type de capteur de mesure. Prenons un appareil de mesure qui aurait la possibilité de mesurer au choix, une onde ou une particule, suivant l’intention aléatoire d’un l’opérateur. Le résultat, tout étrange qu’il soit, indique, sans ambiguïté, que la particule se présente au capteur sous la forme adéquate. Sous la forme de particule, si c’est un capteur à particules ou sous la forme d’onde si c’est un capteur d’ondes. Comme si elle anticipait les intentions de l’opérateur, choisissant, ainsi toujours l’appareil apte à la capter. Par contre une seule et même particule ne pourra être observée qu’une seule fois et dans un mode unique, onde ou particule.
L’intrication des particules jumelles:
Deux particules distinctes qui ont été « liées » à un moment donnée de leur existence, le restent à jamais. Leur spin (moment cinétique intrinsèque) restera identique entre-elles, quelle que soient les évènements ultérieurs. Si l'une d’entre elles subit une modification de spin (changement de sens de rotation), l’autre sera affectée de la même modification.
L’instantanéité :
Dans cet ordre d’idée, deux particules jumelles sont liées, aussi, dans le temps. Les modifications de spin (moment cinétique intrinsèque) pratiquée sur l’une des deux, affectent instantanément l’autre particule. Intrication dans le temps.
Cette instantanéité est-elle de l’ordre d’une communication à la vitesse de la lumière, voir même à une vitesse superlumineuse ? Est-elle de l’ordre d’une intrication structurelle, holographique ou multidimensionnelle échappant à toute observation ?
La non localisation :
De façon identique, deux particules jumelles sont liées, aussi, dans l’espace. Les modifications de spin (moment cinétique intrinsèque) pratiquée sur l’une des deux, affectent localement l’autre particule. Ceci quel que soit l’éloignement entre les deux particules. Intrication dans l’espace.
Cette intrication a été, dans un premier temps totalement, réfutée par Einstein. Celui-ci s’y est farouchement opposé, car il voyait en elle une faille dans sa propre théorie de la relativité dans laquelle la vitesse de la lumière avait des limites physiques finies totalement incompatibles avec l’idée d’instantanéité. Cette opposition ébranla le monde scientifique sous le nom de paradoxe EPR (Einstein-Podolsky-Rosen)
Ce fut l’expérience menée par Alain ASPECT en 1982 qui mit fin à ce paradoxe. Cette expérience génère un faisceau de particules jumelles, puis les sépare, aléatoirement sur deux canaux distants. Les mesures des spins sont sans appel. Le résultat tombe : le monde quantique est définitivement, non local. Cela signifie que les particules sont liées en dehors de tout espace-temps. Et donc de toutes notions de vitesse et de communication. Cela renvoie, dos à dos, Albert EINSTEIN et Niels BOHR, les protagonistes de cette divergence. Chacun des deux peut être rassuré (à titre posthume). EINSTEIN car la non localité, n’a pas d’espace-temps et donc pas de remise en question des limites de la vitesse de la lumière et BOHR car il a eu la bonne intuition, l’indéterminisme est un fait.
Donc, l’intrication est un fait avéré mais pour l’instant inexplicable…
